Vulkanen, aardbevingen en onze veranderende aarde

Je leeft op de buitenste laag van de aarde. Daaronder liggen duizenden kilometers heet gesteente en metaal. Van het aardoppervlak tot het middelpunt is het ongeveer 6371 km.

Reis van buiten naar binnen

De aardkorst verschilt in dikte. Onder oceanen is ze ongeveer 5–10 km dik. Onder werelddelen is dat meestal 30–50 km. Onder de hoogste bergen kan ze ongeveer 70 km dik zijn.

De aardmantel is de dikste laag van de aarde. De onderkant ligt ongeveer 2900 km onder het aardoppervlak. Het gesteente kan in de loop van miljoenen jaren langzaam buigen en stromen. Denk aan extreem dikke kneedmassa, maar onthoud dat dit vast gesteente is.

Heter betekent niet altijd vloeibaar

De aardkern heeft twee delen. De vloeibare buitenkern ligt om de vaste binnenkern heen. Bij het middelpunt loopt de temperatuur op tot ongeveer 5000–6000 °C, ongeveer de temperatuur van het oppervlak van de zon.

Waarom is het heetste deel vast? Alle lagen erboven persen het samen met enorme druk. Door die druk blijft de binnenkern vast. Zelfs op een paar kilometer diepte in diepe mijnen kan gesteente warmer zijn dan 50 °C.

Zoek een laag bij een diepte

Stel je drie stippen voor op een doorsnedetekening onder een werelddeel.

1. Een stip op 100 km diepte ligt onder de aardkorst, in de aardmantel.
2. Een stip op 3000 km diepte ligt net voorbij de onderkant van de aardmantel, in de vloeibare buitenkern.
3. Een stip op 6000 km diepte ligt dicht bij het middelpunt van de aarde, in de vaste binnenkern.

Diepte betekent de afstand naar beneden vanaf het aardoppervlak. Dat is iets anders dan de dikte van een laag.

Waar gesmolten gesteente vandaan komt

Sommig gesteente smelt gedeeltelijk boven in de aardmantel of diep in de aardkorst. Gesmolten gesteente onder de grond heet magma. Het stijgt op omdat het een lagere dichtheid heeft dan het vaste gesteente eromheen. Een lagere dichtheid betekent lichter bij dezelfde hoeveelheid ruimte.

Magma dat het aardoppervlak bereikt, wordt lava. Het komt uit gesteente, niet uit de metalen aardkern. Het binnenste van de aarde is grotendeels vast. Een rode of oranje aardmantel in een tekening geeft warmte aan, niet een planeet vol vloeibare lava.

Een model helpt je om je iets voor te stellen wat moeilijk te zien is. Je kunt een perzik, een ei, klei of een tekening gebruiken om de aardlagen te laten zien. Elk model laat sommige dingen weg.

Kies wat je model laat zien

Een perzik heeft een dunne schil, dik vruchtvlees en een pit. Die kunnen de aardkorst, aardmantel en aardkern voorstellen. Maar de pit is helemaal vast. Hij kan de vloeibare buitenkern dus niet goed weergeven.

Een hardgekookt ei laat een dunne schaal rond dikkere lagen zien. Scheuren in de schaal helpen je om je de gebroken buitenkant van de aarde voor te stellen. De dooier laat de twee verschillende toestanden van de aardkern niet zien. Met gekleurde klei kun je beide lagen van de aardkern toevoegen en hun namen erbij zetten.

In een doorsnedetekening lijkt er een stuk te zijn weggehaald, zodat je de binnenkant kunt zien. Tekenaars maken de aardkorst vaak te dik om hem zichtbaar te houden. Controleer de namen en de schaal voordat je een tekening gebruikt om afmetingen te vergelijken.

Verklein de aarde tot een bol

Stel je een bol voor van 1 m (100 cm) doorsnee. De straal, van het oppervlak tot het middelpunt, is 50 cm. Die stelt de echte straal van de aarde van 6371 km voor.

Elke centimeter in het model stelt ongeveer 127 km voor. De aardkorst onder een werelddeel, ongeveer 35 km dik, wordt maar ongeveer 3 mm dik. Dat is dunner dan veel potloodgummetjes.

De onderkant van de aardmantel ligt ongeveer 23 cm onder het oppervlak van het model. De hele aardkern heeft een straal van ongeveer 27 cm. De binnenkern heeft een straal van ongeveer 10 cm. Dit zijn afstanden in verschillende richtingen: diepte begint bij het oppervlak; de straal eindigt bij het middelpunt.

Een echte aardkorst van 35 km is minder dan een honderdste van de straal van de aarde. Ringen van gelijke breedte zouden een heel misleidend beeld geven.

Leer over plaatsen waar niemand kan komen

Het superdiepe boorgat van Kola in Rusland reikte tot ongeveer 12 km diepte. Het bleef binnen de aardkorst. Warmte en druk maken dieper boren buitengewoon moeilijk.

Wetenschappers gebruiken bewijsmateriaal: waarnemingen die helpen een vraag te beantwoorden. Aardbevingen sturen golven door de aarde. De golven veranderen van snelheid en buigen af als ze in andere materialen komen. Hun aankomsttijden bij stations over de hele wereld helpen de lagen zichtbaar te maken.

Eén soort aardbevingsgolf kan niet door vloeistof. Zijn route wordt tegengehouden door de buitenkern. Dat ondersteunt het model van een vloeibare laag op die plek. Lava levert bewijsmateriaal voor gesmolten gesteente onder de grond. IJzermeteorieten, die vanuit de ruimte de aarde bereiken, geven aanwijzingen over het materiaal binnen in planeten. Wetenschappers combineren deze aanwijzingen; ze hoeven niet naar de aardkern te reizen.

Een boom kan een gesteente splijten zonder het te verplaatsen. IJs en water kunnen dit ook. Verwering betekent dat gesteente uiteenvalt of oplost op de plek waar het ligt. De stukken helpen bij de vorming van de bodem.

Water bevriest in een scheur

Vorstverwering ontstaat doordat water in een scheur bevriest.

1. Water komt in een scheur in een gesteente.
2. De temperatuur daalt onder het vriespunt: 0 °C.
3. Het water bevriest en neemt ongeveer een tiende meer ruimte in.
4. Het groeiende ijs duwt de scheur verder open.
5. Het ijs smelt en water kan verder de scheur in komen.

Als water vaak bevriest en dooit, kan het gesteente splijten. Dit proces vindt vooral plaats waar de temperatuur steeds opnieuw boven en onder het vriespunt komt. IJs helpt ook gaten in wegen groter te maken.

Levende wezens en veranderende temperaturen

Wortels groeien in scheuren en duwen die verder open, net zoals boomwortels stoeptegels omhoogduwen. Gravende dieren maken gesteente en grond los. Korstmossen die op kaal gesteente groeien, slijten het oppervlak langzaam af.

Door verwarmen en afkoelen kan gesteente ook barsten. Het oppervlak van een woestijnsteen wordt overdag warm en zet uit. ’s Nachts koelt het af en krimpt het. Door herhaalde veranderingen kunnen dunne buitenste lagen afschilferen.

Water kan het gesteente zelf veranderen

Regenwater mengt zich met koolstofdioxide in de lucht en wordt daardoor licht zuur. In de loop van vele jaren lost het kalksteen en marmer op. Hierdoor kunnen inscripties in marmer wazig worden en kunnen grotten in kalksteen ontstaan. IJzer in sommige gesteenten reageert met zuurstof en water: het roest, wordt roodbruin en verzwakt het gesteente.

Het duurt vaak honderden of duizenden jaren voordat verwering een grote verandering laat zien. Zachtere gesteenten, zoals krijt en sommige soorten zandsteen, slijten gemakkelijker af dan hard graniet. Natte omstandigheden, bevriezen en dooien en groeiende planten kunnen dit versnellen.

Boots twee soorten verwering na

Gebruik samen met een volwassene een plastic bakje met een los deksel. Vul het tot de rand met water en zet het in de vriezer. IJs dat boven de rand uitpuilt, laat zien dat bevriezend water meer ruimte nodig heeft. Vries water nooit in een afgesloten glazen bak in: uitzettend ijs kan het glas breken.

Leg voor het oplossen vergelijkbare kleine stukjes kalksteen in water en in azijn. Het stukje in azijn bruist en wordt sneller kleiner. Azijn bootst zuur regenwater na, maar werkt veel sneller. Natuurlijk krijt kan ook werken; schoolkrijt van gips bruist misschien nauwelijks.

Een gebarsten gesteente dat blijft liggen, is verweerd. Als water de stukken afvoert, is erosie begonnen. Het ezelsbruggetje “Verwering breekt af, erosie voert af” helpt je dit verschil te onthouden, al hoort oplossen ook bij verwering.

Een bruine rivier voert heel kleine stukjes land mee. Die stukjes vormen samen met zand, grind en modder sediment. Erosie voert materiaal weg; transport neemt het mee; sedimentatie zet het af.

Rivieren slijten af en bouwen op

Stromend water veroorzaakt op het land meer erosie dan iets anders. Een rivier voert modder en zand mee en slijt zijn bedding uit. Grotere, snellere waterstromen kunnen grotere stukken verplaatsen. Kiezels botsen onderweg tegen elkaar en worden kleiner en ronder.

De Colorado-rivier heeft in ongeveer 5–6 miljoen jaar het grootste deel van de Grand Canyon uitgesleten. De kloof is ongeveer 1,6 km diep en 446 km lang. Als de rivier in ongeveer 5,5 miljoen jaar 1,6 km diep uitslijt, is dat gemiddeld maar ongeveer 0,3 mm per jaar. Een heel kleine jaarlijkse verandering kan een enorme landvorm maken.

Als water langzamer gaat stromen, zet het vaak sediment af. Rivieren zetten het af aan de binnenkant van bochten, naast hun bedding tijdens overstromingen en bij riviermondingen. Een delta groeit waar een rivier sediment afzet als die in een meer of zee uitmondt. De Mississippi-delta is daar een voorbeeld van. Grotere, zwaardere stukken bezinken eerder dan fijne modder.

Ook golven en wind verplaatsen sediment

Golven beuken tegen de voet van een klif. Gesteente erboven dat geen steun meer heeft, kan vallen. In de loop van de tijd kunnen golven een grot door een uitstekende rots aan de kust vergroten, waardoor een boog ontstaat. Als het dak instort, kan een hoge pilaar overblijven, een brandingspilaar. Golven verplaatsen ook zand langs de kust en zetten het af op stranden.

Wind neemt los zand en stof mee waar het land droog is en weinig planten groeien. Opwaaiend zand schuurt als schuurpapier tegen gesteente. Zand dat wordt afgezet als de wind afneemt, vormt duinen. Tijdens de Dust Bowl in de jaren 1930 voerde de wind enorme hoeveelheden droge landbouwgrond weg van de Great Plains in de Verenigde Staten.

Bewegend ijs en zwaartekracht

Een gletsjer is een grote ijsmassa die langzaam naar beneden beweegt. Hij schraapt gesteente los en trekt stukken mee, voert rotsblokken af en slijt brede U-vormige dalen uit. Yosemite Valley is een voorbeeld. Gletsjers laten sediment achter waar hun ijs smelt.

De zwaartekracht trekt materiaal naar beneden. Een steenlawine of een aardverschuiving gebeurt snel. Bij bodemkruip beweegt de grond elk jaar een beetje en kunnen hekken of boomstammen scheef gaan staan.

Volg de reis van een kiezel

IJs maakt een scheur wijder totdat gesteente op een berg breekt: verwering. De zwaartekracht voert het stuk naar een beek: erosie. De beek neemt het mee en door botsingen worden de randen rond. Als het water bij de zee langzamer stroomt, zet het de kiezel af: sedimentatie.

Erosie verandert de ene plek en levert tegelijk materiaal aan een andere. Hetzelfde stromende water kan stroomopwaarts een rivieroever uitslijten en stroomafwaarts een zandbank opbouwen.

Je kunt zien hoe een model van een rivier een bak met zand verandert. Bij een stroomtafel staat één kant omhoog, zodat water naar beneden stroomt. Er ontstaan geulen, sediment wordt meegevoerd en onderaan ontstaan ophopingen.

Stel één duidelijke vraag

Stel dat je vraagt: “Wordt zand op een steilere helling verder meegenomen?” Verander de helling van de bak. Houd het zand, de hoeveelheid water, de plek waar je giet en de manier van gieten gelijk. Meet de afstand die het zand aflegt.

Wat je verandert, is de variabele die je onderzoekt. Bij een eerlijke proef verander je één ding, zodat je het verband met het resultaat kunt zien. Als je de helling steiler maakt en tegelijk extra water toevoegt, wordt dat verband onduidelijk.

Je kunt ook de begroeiing, de grondsoort of de hoeveelheid water onderzoeken. Om planten te onderzoeken, vergelijk je kale grond met met gras bedekte grond onder gelijke omstandigheden. Wortels houden grond bij elkaar en bladeren vangen de klap van vallende regendruppels op.

Bekijk enkele resultaten

Een klas giet bij elke proef 500 mL water.

Bij deze proefrondes werd het zand in de steilere bak verder meegenomen. De klas heeft de tijd van het water niet gemeten, dus deze resultaten laten de snelheid niet zien. Om ook de snelheid te meten, meet je hoelang het water over een vaste afstand doet, bijvoorbeeld 20 cm.

Herhaal de proef bij elke helling met opnieuw klaargemaakt zand. Drie proefrondes met twee boeken leveren 10 cm, 12 cm en 11 cm op. Bereken het gemiddelde door de afstanden op te tellen en door drie te delen:

De gemiddelde afstand is 11 cm. Bij een sterk afwijkend resultaat controleer je de opstelling en doe je de proef opnieuw.

Noteer wat je echt meet

Gebruik een liniaal voor de afstand, een maatbeker voor het water en een keukenweegschaal voor de verloren grond. Zet de eenheden bij de koppen van je tabel. Met een staafdiagram kun je de resultaten in één oogopslag vergelijken.

Een stroomtafel versnelt de verandering en gebruikt los zand. Een echte rivier is veel groter en kan vast gesteente uitslijten.

Bekijk aanwijzingen buiten

Ronde kiezels wijzen op transport door water. Een V-vormig dal wijst op erosie door een rivier; een breed U-vormig dal wijst op een gletsjer. Delta’s laten sedimentatie zien. Blootliggende wortels kunnen laten zien dat de grond eromheen is weggespoeld. Oude foto’s en kaarten helpen je veranderingen in de loop van de tijd te onderzoeken.

Ook veranderingssnelheden helpen bij het plannen. Stel dat een klif elk jaar met een constante snelheid 0,5 m terugwijkt. In 20 jaar wijkt hij 10 m terug. Een pad op 15 m van de rand zou bij die snelheid na 30 jaar aan de rand liggen. In werkelijkheid kunnen veranderingssnelheden veranderen, dus hebben planners ook recente metingen nodig.

Gesmolten gesteente onder de grond heet magma. Aan het oppervlak heet het lava. Een vulkaan is een opening waar lava, gas en as uit komen, en de heuvel of berg die eromheen is opgebouwd.

Volg de route omhoog

Magma verzamelt zich onder de grond in een magmakamer. Het kan opstijgen door de hoofdvulkaanpijp, een doorgang door het gesteente. Een komvormige opening bovenaan is de krater. Sommige vulkanen hebben ook zijpijpen. Oude lava en as vormen lagen rond de openingen en bouwen zo de kegel op.

Magma stijgt op omdat het een lagere dichtheid heeft dan het vaste gesteente eromheen. Het bevat opgelost gas. Terwijl het opstijgt, drukt er minder gesteente van bovenaf op. Het gas komt als bellen uit het magma en die bellen worden groter.

Denk aan het openen van een fles bruisende frisdrank. Gasbellen zetten uit en duwen vloeistof omhoog. Een fles helpt om het uitzetten van gas na te bootsen; ze laat niet de hitte van echt magma zien.

Waarom uitbarstingen verschillen

Mauna Loa en Kīlauea op Hawaï zijn schildvulkanen. De Fuji, de Vesuvius en Mount St. Helens zijn steile voorbeelden. Veel vulkanen liggen verborgen onder water.

Lava is ongeveer 700–1200 °C. Ze koelt af en wordt hard tot nieuw gesteente. Vulkanische as bestaat uit piepkleine, scherpe stukjes gesteente en glas. Die is anders dan zachte as van een kampvuur. Vulkanische bommen zijn klodders gedeeltelijk of helemaal gesmolten gesteente die worden uitgeworpen; blokken zijn al vast als ze worden uitgeworpen. Tot de gassen behoren waterdamp, koolstofdioxide en zwavelgassen. Puimsteen heeft zoveel gasgaatjes dat het kan drijven.

Rustig betekent niet altijd voorbij

Een actieve vulkaan barst uit of is in de recente geschiedenis uitgebarsten en zal waarschijnlijk opnieuw uitbarsten. Een slapende vulkaan is al lang rustig, maar kan opnieuw uitbarsten. Van een uitgedoofde vulkaan wordt niet verwacht dat die opnieuw uitbarst. De Pinatubo was ongeveer 500 jaar rustig voordat hij in 1991 uitbarstte.

Vorm land of verander een berg

Uitbarstingen vormden de Hawaïaanse eilanden vanaf de zeebodem. Surtsey verscheen voor de kust van IJsland nadat in 1963 een uitbarsting begon.

Bij Mount St. Helens duwde magma vóór 18 mei 1980 de noordkant naar buiten. Een aardbeving veroorzaakte een enorme aardverschuiving. Doordat die kant weggleed, viel de druk op het gasrijke magma weg en barstte het naar buiten. De berg verloor in enkele minuten ongeveer 400 m aan hoogte.

Een wolk boven een vulkaan bevat gassen en soms as. Het is geen rook van een brandende berg.

Een aardbeving begint als gesteente onder de grond plotseling breekt of verschuift. Bij de trilling komt energie vrij die zich heeft opgebouwd terwijl het gesteente vastzat.

Vastzittend gesteente verschuift plotseling

Een breuk is een scheur waarbij de gesteenten aan weerszijden bewegen. Langzame bewegingen in de aardkorst duwen aan die gesteenten of trekken eraan. Een tijdlang blijven ze tegen elkaar vastzitten en neemt de vervorming toe. Uiteindelijk verschuiven ze. Energie verspreidt zich naar buiten als seismische golven, net zoals rimpels zich over een vijver verspreiden.

Het beginpunt onder de grond is het hypocentrum. Het epicentrum ligt er op het aardoppervlak recht boven. Ze liggen verticaal boven elkaar, maar zijn niet dezelfde plek. De trillingen worden op grotere afstand van het epicentrum vaak zwakker.

Een seismometer neemt aardbevingsgolven waar. De registratie ervan, een seismogram, laat een golvende lijn of zigzaglijn zien. Grotere golven op een vergelijkbare registratie betekenen een grotere gemeten grondbeweging.

Vergelijk de grootte van aardbevingen

De magnitude van een aardbeving beschrijft de grootte ervan. Wetenschappers berekenen die met behulp van registraties. Tegenwoordig wordt in berichten meestal de momentmagnitude gebruikt; de schaal van Richter is een oudere schaal.

Elke hele stap staat voor ongeveer 10 keer de gemeten golfgrootte op een seismogram en ongeveer 32 keer de vrijgekomen energie. Dat zijn verschillende grootheden.

Vergelijk magnitude 6 met magnitude 4:

1. Het verschil is twee hele stappen.
2. De geregistreerde golfgrootte neemt ongeveer $10\times 10=100$ keer toe.
3. De energie neemt ongeveer $32\times 32=1024$ keer toe, afgerond 1000.

De trillingen verschillen van plaats tot plaats. Afstand, diepte, de plaatselijke ondergrond en de stevigheid van gebouwen beïnvloeden de schade. De meeste aardbevingen zijn klein; die onder ongeveer magnitude 2,5 worden meestal niet gevoeld.

Veranderingen na de eerste trillingen

Kleinere aardbevingen, nabevingen genoemd, kunnen dagen, weken of langer in hetzelfde gebied volgen. Ze kunnen gebouwen beschadigen die al door de eerste aardbeving zijn verzwakt.

Aardbevingen kunnen land omhoog of omlaag brengen, aardverschuivingen veroorzaken en natte zandgrond zacht maken, waardoor gebouwen scheef gaan staan. De meeste schade ontstaat door vallende voorwerpen en beschadigde bouwwerken, niet door enorme gaten die steden opslokken.

Als de zeebodem water verplaatst

Een aardbeving onder zee kan de zeebodem plotseling omhoog of omlaag brengen. Dit verplaatst een grote hoeveelheid water en kan een tsunami, een reeks golven, veroorzaken. Ook aardverschuivingen en uitbarstingen onder water kunnen een tsunami veroorzaken.

In de diepe oceaan reizen tsunamigolven heel snel, maar ze kunnen laag zijn. Dicht bij de kust worden ze langzamer en hoger. Getijden en wind veroorzaken geen tsunami’s en niet elke aardbeving onder zee veroorzaakt er één.

Een landvorm is een natuurlijke vorm van het aardoppervlak. Een strand, dal, berg, klif of eiland heeft een geschiedenis. De tijd die nodig is om het te veranderen, maakt deel uit van dat verhaal.

Vergelijk de tijd die het kost

Surtsey groeide door uitbarstingen die in 1963 begonnen. Als in een paar jaar een eiland ontstaat, gaat dat snel vergeleken met het uitslijten van een enorme kloof. Een snelle verandering hoeft niet in één seconde klaar te zijn.

Sommige bergen groeien door uitbarstingen, zoals de Fuji. Andere komen omhoog waar enorme stukken aardkorst tegen elkaar duwen. Delen van de Himalaya en de Andes komen elk jaar maar een paar millimeter omhoog. Tegelijkertijd slijten verwering en erosie ze af. De oudere Appalachen hebben veel langer de tijd gehad om af te slijten tot lagere, rondere vormen.

Kleine hoeveelheden worden grote totalen

Stel dat een rivier elk jaar ongeveer 0,3 mm dieper uitslijt. In een mensenleven van 80 jaar:

Dat is 24 mm, of 2,4 cm. Je merkt het misschien nauwelijks. Als het proces miljoenen jaren doorgaat, kan het een diepe kloof uitslijten. De Grand Canyon laat zien waarom een langzaam proces een enorme landvorm kan maken.

Eén proces kan met verschillende snelheden werken

Een rivier veroorzaakt meestal langzaam erosie. Tijdens een overstroming kan hij in één dag een nieuwe geul uitslijten. Zwaartekracht veroorzaakt langzame bodemkruip en plotselinge aardverschuivingen.

Processen werken ook samen. Jarenlange verwering kan een helling verzwakken. Hevige regen of een aardbeving veroorzaakt daarna een snelle instorting. Nadat een uitbarsting nieuw gesteente heeft gevormd, begint verwering het af te breken en voert erosie de stukken af.

Gebruik aanwijzingen om het verhaal te reconstrueren

Vergelijk een recente foto met een oude foto die vanaf dezelfde plek is genomen. Zoek naar een nieuw spoor van een aardverschuiving, een veranderde rivierloop of een klif die verder landinwaarts ligt. Kaarten kunnen een oude kustlijn laten zien. Oude lavastromen en aslagen geven aanwijzingen over uitbarstingen.

Een breed dal en een vers spoor van een aardverschuiving kunnen twee verschillende delen van het verhaal van één landschap vertellen. Koppel elk kenmerk aan een proces en de tijdschaal die er waarschijnlijk bij hoort.

Een wereldkaart kan duizenden gebeurtenissen tegelijk laten zien. Begin met de titel: toont de kaart vulkanen, aardbevingen of de hoogte van het land? Controleer ook de periode. Een aardbevingskaart van één jaar laat zien wat er in dat jaar is gebeurd.

Lees symbolen voordat je ze telt

De legenda van een kaart vertelt wat elk symbool betekent. Driehoeken geven vaak vulkanen aan; stippen geven vaak aardbevingen aan. Kleuren en groottes kunnen verschillende magnitudes aangeven. De legenda bepaalt hun betekenis, niet alleen het symbool.

Zoek noord, zuid, oost en west. Gebruik werelddelen en oceanen om plaatsen te beschrijven. Veel aardbevingsstippen dicht bij elkaar betekenen dat er in de aangegeven periode veel aardbevingen in dat gebied waren.

Volg de belangrijkste gordels

De meeste vulkanen en aardbevingen liggen in lange, smalle gordels. De grootste is de Ring van Vuur, een hoefijzervormige gordel rond de Grote Oceaan. Hij is ongeveer 40.000 km lang. Ongeveer 90% van de aardbevingen op aarde vindt er plaats en ook liggen er de meeste actieve vulkanen.

Volg de gordel langs Nieuw-Zeeland, Indonesië, de Filipijnen, Japan en Alaska. Volg daarna de westkust van Noord- en Zuid-Amerika. Japan en Chili liggen aan deze gordel.

Andere gordels lopen door het midden van de Atlantische Oceaan, onder andere door IJsland; van het Middellandse Zeegebied door Turkije en Iran richting de Himalaya; en door Oost-Afrika. De Kilimanjaro en de Nyiragongo zijn Afrikaanse vulkanen.

Vergelijk gebergten en diepe dalen in de oceaan

Veel bergen en diepzeetroggen liggen bij de aardbevingsgordels. De Andes loopt langs het westen van Zuid-Amerika. Bij Japan en de Marianen liggen diepe troggen. De Marianentrog is ongeveer 11 km diep.

De patronen overlappen, maar komen niet overal overeen. In de Himalaya zijn veel aardbevingen, maar bijna geen vulkanen. Het midden van Australië, Brazilië, het midden van Canada en Scandinavië hebben weinig actieve vulkanen en minder vaak sterke aardbevingen. Kleine aardbevingen kunnen daar nog steeds voorkomen.

Beschrijf wat de kaart laat zien

Maak een beschrijving met de vorm, de ligging en een uitzondering:

“Veel vulkaansymbolen vormen een hoefijzer rond de Grote Oceaan. Een tweede lijn loopt door de Atlantische Oceaan en IJsland. Midden in Australië zijn er heel weinig.”

Ondersteun daarna een vergelijking met een aanwijzing op de kaart: “Bij Japan staan veel aardbevingsstippen dicht bij elkaar; midden in Brazilië zijn het er veel minder.”

Het koude IJsland en Alaska hebben vulkanen. Warm weer zorgt er niet voor dat ze ontstaan. Alleen een kustlijn is ook niet genoeg: de gordels zijn belangrijk en veel Atlantische kusten liggen daar ver vandaan.

De lange gordels op de kaart hebben een oorzaak. De aardkorst en het bovenste deel van de aardmantel vormen enorme stukken die aardplaten heten. Hun randen volgen niet gewoon de randen van de werelddelen.

Stukken bewegen langzaam; gesteenten kunnen snel verschuiven

Er zijn zeven of acht heel grote aardplaten en veel kleinere. Een plaat kan zowel land als oceaanbodem dragen. Aardplaten bewegen een paar centimeter per jaar, ongeveer even snel als vingernagels groeien. Je kunt deze voortdurende beweging niet voelen.

Waar aardplaten elkaar raken, duwen hun randen tegen elkaar, bewegen ze uit elkaar of schuiven ze langs elkaar. Gesteenten vervormen en kunnen plotseling verschuiven, waardoor aardbevingen ontstaan. In veel gebieden langs de randen kan magma ook door scheuren het oppervlak bereiken. Dit verklaart de gordels op de kaart.

De aardmantel eronder bestaat grotendeels uit vast gesteente. Dat kan in lange tijd heel langzaam stromen. De aardplaten drijven niet op een wereldwijde zee van lava.

Vergelijk drie plaatsen

Rond een groot deel van de Grote Oceaan, onder meer bij Japan en Chili, duwen stukken tegen elkaar. Daar komen vaak aardbevingen en vulkanen voor. De Ring van Vuur volgt de randen rond die oceaan.

Midden in de Atlantische Oceaan bewegen stukken uit elkaar. Magma stijgt op in de opening, koelt af en vormt nieuwe oceaanbodem. IJsland is een plek waar deze vulkanische gordel boven de zee uitkomt.

In Californië schuiven stukken langs elkaar bij de San Andreasbreuk. Dit veroorzaakt veel aardbevingen, maar weinig vulkanen langs die breuk. Een rij aardbevingen betekent niet altijd dat er ook een rij vulkanen is.

Gebergten en een uitzondering bij eilanden

Door het tegen elkaar duwen kan de aardkorst in de loop van miljoenen jaren in elkaar worden gedrukt en omhoogkomen. Zo ontstaan gebergten zoals de Himalaya en de Andes. Daarom liggen veel gebergten in dezelfde gordels als aardbevingen.

Hawaï ligt ver van een plaatgrens. Daaronder stijgt op een hotspot heel heet gesteente op. Terwijl de aardplaat over dit gebied beweegt, ontstaan op verschillende plaatsen nieuwe vulkanen die samen een eilandenketen vormen.

Stel je een langzaam bewegend vel voor dat over één kleine opening eronder gaat. Afdrukken die door die opening worden gemaakt, verschijnen op een rij op het vel. Het bewegende vel helpt je om je voor te stellen waarom de vulkanen een keten vormen, al groeien echte eilanden door uitbarstend gesteente.

Gebruik de verklaring

Stel dat een kaart aardbevingen op een rij door het midden van een oceaan laat zien. Daar kan een grens tussen bewegende stukken liggen, ook ver van land. De omtrek van een werelddeel kan niet alle plaatgrenzen laten zien. Gordels met veel gebeurtenissen dicht bij elkaar helpen je ze te vinden.

Een natuurgevaar is een gebeurtenis die mensen kan verwonden of bezittingen kan beschadigen. Een aardbeving ver van mensen veroorzaakt misschien weinig schade. Een natuurgevaar wordt een ramp als het grote schade veroorzaakt voor een gemeenschap.

Verschillende gevaren veroorzaken verschillende schade

Pyroclastische stromen kunnen sneller gaan dan 100 km/h. Lava stroomt vaak langzamer, maar de snelheid verschilt. Lava is maar één gevaar van een vulkaan. Neervallende as kan ook plaatsen ver van de vulkaan bereiken.

De Eyjafjallajökull op IJsland barstte in 2010 uit. De as bedreigde vliegtuigmotoren en verstoorde het vliegverkeer in Europa ongeveer een week. Ongeveer 100.000 vluchten werden geschrapt. De getroffen reizigers hoefden niet in de buurt van de uitbarsting te zijn.

Directe gevolgen en langdurig herstel

Verwondingen, gesloten scholen, beschadigde huizen en kapotte watervoorzieningen ontstaan meteen. Opnieuw opbouwen, vervangend werk zoeken en nieuwe huizen vinden kan maanden of jaren duren. Dat zijn langetermijngevolgen.

In 79 na Christus barstte de Vesuvius in Italië uit. As en pyroclastische stromen bedolven Pompeï. Archeologen legden later straten, huizen en schilderingen bloot die onder de as bewaard waren gebleven. De Vesuvius is nog actief; de laatste uitbarsting was in 1944 en honderdduizenden mensen wonen in de buurt.

In 2011 vond voor de noordoostkust van Japan een aardbeving met magnitude 9,1 plaats. Veel sterke gebouwen doorstonden de trillingen, maar een tsunami overstroomde de kust. De golven waren op sommige plaatsen hoger dan 10 m en veroorzaakten de meeste sterfgevallen.

In Turkije en Syrië stortten in 2023 veel gebouwen in door een aardbeving met magnitude 7,8 en enkele uren later nog een sterke aardbeving. Tienduizenden mensen kwamen om. De kwaliteit van gebouwen is belangrijk, naast de grootte en diepte van de aardbeving, de afstand, de toestand van de ondergrond en het aantal mensen dat gevaar loopt. Je kunt deze rampen niet alleen op basis van magnitude vergelijken.

Waarom mensen blijven

Verweerde vulkanische as zorgt voor vruchtbare grond. Warmte uit de ondergrond levert energie en warm water. Op IJsland gebruiken ongeveer negen van de tien huizen warmte uit de ondergrond. Die levert ook ongeveer een kwart tot een derde van de elektriciteit van het land. Toerisme, warmwaterbronnen, gesteenten en mineralen zorgen voor werk.

Gezinnen hebben op deze plekken ook hun huis, vrienden en werk. Verhuizen kan duur zijn. Steden zoals Tokio, Los Angeles en San Francisco groeiden rond havens en werkgelegenheid, ondanks het risico op aardbevingen. Mensen kunnen schade beperken door zich voor te bereiden en sterker te bouwen, ook als ze het natuurlijke proces niet kunnen stoppen.

Waarschuwingen geven mensen tijd om te handelen. Verschillende gevaren geven verschillende aanwijzingen. Een vulkaan kan vóór een uitbarsting veranderingen laten zien; een aardbevingswaarschuwing begint nadat de aardbeving is begonnen.

Houd een vulkaan in de gaten

Wetenschappers die vulkanologen heten, houden kleine aardbevingen, opbollende grond, gas en temperatuur in de gaten. Gps en hellingmeters nemen veranderingen in de positie of helling van de grond waar. Verschillende toenemende signalen kunnen laten zien dat magma opstijgt.

Voordat de Pinatubo in 1991 uitbarstte, hielden wetenschappers aardbevingen, opbollende grond en gas in de gaten. Hun voorspelling hielp de autoriteiten om tienduizenden mensen weg te halen. Dat redde vele duizenden levens.

Een vulkaan die eeuwenlang rustig is geweest, kan opnieuw uitbarsten. Het blijft nuttig om slapende vulkanen te bewaken.

Maak onderscheid tussen voorspelling en vroegtijdige waarschuwing

Wetenschappers kunnen de precieze dag, tijd, plaats en grootte van een aardbeving niet voorspellen. Ze kunnen wel gebieden aanwijzen waar waarschijnlijk sterke aardbevingen zullen plaatsvinden en daarvoor plannen maken.

Een vroegtijdig waarschuwingssysteem neemt de eerste snelle aardbevingsgolven waar. Het verstuurt een waarschuwing die vóór sterkere trillingen kan aankomen. ShakeAlert aan de westkust van de Verenigde Staten en het Japanse systeem werken zo. Sommige plaatsen krijgen maar enkele seconden; plaatsen heel dicht bij het beginpunt krijgen mogelijk helemaal geen waarschuwing vooraf. Waarschuwingen kunnen mensen helpen dekking te zoeken en treinen laten stoppen.

Bij een tsunamiwaarschuwing moet je snel handelen

Waarschuwingscentra combineren aardbevingsmetingen met sensoren in de oceaan. Plaatsen gebruiken sirenes, evacuatieborden en routes naar hoger gelegen terrein. Sterke of langdurige trillingen aan de kust, een zee die zich plotseling terugtrekt of gebulder uit de oceaan kunnen ook waarschuwen voor een tsunami.

Stel je een tsunami op 600 km afstand voor die met 800 km/h over de diepe oceaan reist. De reistijd is:

Dat is 0,75 uur, ofwel 45 minuten. Het waarnemen en versturen van berichten kost een deel van die tijd. Naar hoger gelegen terrein lopen kost nog meer tijd. Een reistijd van vijfenveertig minuten betekent niet dat er 45 minuten waarschuwingstijd is. Een tsunami dichtbij kan binnen enkele minuten aankomen.

Plan de route voordat die nodig is

Een gevarenkaart laat gebieden zien die worden bedreigd door trillingen, lava, lahars, overstromingen of tsunami’s. Plaatsen kunnen scholen en ziekenhuizen buiten de gevaarlijkste zones bouwen. Ze plannen routes, verzamelplaatsen en opvanglocaties en houden daarna noodoefeningen.

Waterstandmeters meten het waterpeil van rivieren. Samen met weersverwachtingen helpen ze om uren of dagen van tevoren voor overstromingen te waarschuwen. Een plan moet passen bij het gevaar: een tsunamiroute gaat omhoog of landinwaarts, terwijl een plan voor as kan betekenen dat je binnen schuilt of een evacuatiegebied verlaat.

Tsunami’s komen als een reeks golven. Een kleine eerste golf betekent niet dat latere golven ook klein zijn.

Een ingenieur begint met een probleem: “Hoe kunnen we dit gebouw tijdens trillingen overeind houden?” Een goede oplossing moet voldoen aan de ontwerpeisen, de dingen die ze moet doen, binnen de randvoorwaarden, zoals kosten, tijd en materialen.

Maak, test en verbeter

Ingenieurs bekijken verschillende ideeën, bouwen modellen, testen ze en verbeteren de ontwerpen. Bouw voor een proef met aardbevingsbestendige torens twee torens van rietjes van gelijke hoogte. Voeg aan één toren schuine schoren in de vorm van een X toe. Schud beide dienbladen 10 seconden op dezelfde manier en herhaal dit drie keer.

Meet of elke toren blijft staan en hoe ver de top heen en weer beweegt. Als de toren met schoren elke keer blijft staan en de andere toren valt, ondersteunt het bewijsmateriaal het gebruik van schoren. Als je één toren veel zachter schudt, is de vergelijking niet eerlijk.

Help gebouwen veilig mee te bewegen

Stalen constructies, met staal versterkt beton, sterke funderingen en schuine schoren helpen gebouwen overeind te blijven. Sommige gebruiken aardbevingsisolatoren: blokken van rubber en staal die de trillingen verminderen die vanuit de grond worden doorgegeven. Gebouwen moeten een beetje kunnen buigen zonder te breken. Ook lichte daken, vastgemaakte meubels en huizen die aan hun fundering zijn vastgebout beperken schade. Bouwvoorschriften vereisen veiligere ontwerpen.

Kies een oplossing die bij het gevaar past

Lavabarrières kunnen sommige stromen wegleiden van belangrijke plaatsen. IJsland bouwde in 2023 en 2024 barrières bij Grindavík en een elektriciteitscentrale. Op Heimaey hielp het in 1973 om zeewater op lava te pompen om die af te koelen en de haven te beschermen. Van sterke, steile daken glijdt vulkanische as gemakkelijker af.

Zeeweringen, evacuatietorens, hoger gelegen bouwplaatsen, sirenes en aangegeven routes helpen kustgemeenschappen. Mangroven kunnen kleinere golven afremmen. Keermuren en dijken houden een deel van het rivierwater tegen. Waterrijke gebieden slaan extra water op en verhoogde huizen beperken schade door overstromingen. Gras, bomen, terrassen en keermuren vertragen erosie; rotsblokken, extra zand op stranden en zeeweringen beschermen kusten.

Vergelijk voordelen en kosten

Een plaats geeft elk idee een score van 1 (slecht) tot 3 (goed). Een hogere score voor kosten betekent beter betaalbaar.

Waarschuwingen scoren in totaal het hoogst, maar krijgen maar 1 voor het beschermen van gebouwen. De plaats kan waarschuwingen combineren met een andere maatregel. De scores laten zien wat de plaats belangrijk vindt; het hoogste totaal lost niet elk probleem op.

Bij elk ontwerp zijn afwegingen nodig. Een zeewering is duur, kan erosie ergens anders verergeren en kan worden overspoeld. Dijken kunnen doorbreken. Verschillende lagen bescherming werken meestal beter dan vertrouwen op één barrière.

Door te oefenen onthoud je gemakkelijker wat je in een noodsituatie moet doen. In het plan van je gezin moeten een verzamelplaats, manieren om het huis te verlaten en iemand die je kunt bellen als je elkaar kwijtraakt, staan. Neem ook een contactpersoon op die ver weg woont. Houd noodoefeningen op school en met je gezin.

Leg spullen klaar

Een noodpakket bevat drinkwater en houdbaar eten, plus een zaklamp, reservebatterijen, radio, verbanddoos, medicijnen, fluitje en stofmaskers. Zorg voor genoeg spullen voor minstens drie dagen. Reken op ongeveer 4 liter water per persoon per dag. Een volwassene kan het pakket samen met jou controleren.

Als de grond schudt

Gebruik de regel Laat je zakken, zoek dekking en houd je vast.

1. Laat je op je handen en knieën zakken, zodat je minder snel omvalt door de trillingen.
2. Bescherm je hoofd en nek. Kruip onder een stevige tafel of een stevig bureau in de buurt. Is die er niet, blijf dan laag naast een binnenmuur, uit de buurt van ramen en hoge meubels, en bescherm je hoofd met je armen.
3. Houd je schuilplek vast tot het schudden stopt. Heb je geen schuilplek, houd dan beide armen over je hoofd en nek.

Blijf tijdens het schudden binnen. Als je naar buiten rent, kom je langs vallende voorwerpen en glas. Een deuropening is in de meeste moderne huizen niet sterker dan andere plekken en de deur kan heen en weer zwaaien.

Ben je buiten, ga dan naar een open plek uit de buurt van gebouwen, bomen en elektriciteitsleidingen en laat je daarna zakken. Lig je in bed, blijf daar dan en bescherm je hoofd met een kussen.

Volg na het schudden je juf, meester of een andere volwassene die je vertrouwt. Houd rekening met nabevingen en wees klaar om opnieuw dekking te zoeken. Verlaat een beschadigd gebouw als het schudden is gestopt en vertel een volwassene over verwondingen of een gaslucht.

Bij de kust

Ga na sterke of langdurige trillingen naar hoger gelegen terrein of landinwaarts zodra het schudden stopt. Een zee die zich plotseling terugtrekt, is ook een reden om meteen weg te gaan. Ga als het kan lopend en volg de evacuatieborden. Wacht niet op een sirene en ga niet dichterbij om te kijken. Blijf weg tot de autoriteiten zeggen dat het veilig is; golven kunnen urenlang blijven komen.

As, uitbarstingen en overstromingswater

Volg de evacuatieaanwijzingen bij een uitbarsting. Blijf tijdens asval binnen met ramen en deuren dicht. Moet je naar buiten, bescherm dan je ogen en bedek je neus en mond met een goed passend masker dat fijnstof kan filteren. Blijf uit dalen onder een vulkaan, want daar kunnen lahars doorheen razen.

Loop, zwem of fiets nooit door overstromingswater. Slechts 15 cm snelstromend water kan een volwassene omverwerpen. Ook kunnen er gaten en scherpe voorwerpen onder verborgen zitten. Ga naar hoger gelegen terrein. Onthoud: “Keer om, blijf uit het water.”