Reliefabonnement: Aardbevingen in Groningen

Inleiding

In deze editie willen we je informatie geven over het ontstaan van de aardbevingen in het Groningen-gasveld. Met deze tekening én de tekst proberen we je daar een beeld van te geven.

In 1959 werd een aardgasveld onder Groningen (in de buurt van Slochteren) ontdekt. De omvang van dit aardgasveld was gigantisch. Het veld bleek bijna drieduizend miljard kubieke meter gas te bevatten en lag verspreid over ongeveer negenhonderd vierkante kilometer. Het was dan ook het grootste aardgasveld van Europa en een van de grootste aardgasvelden ter wereld. Dit aardgasveld wordt ook wel het Slochterenveld genoemd.

In de jaren zestig van de vorige eeuw startte de gaswinning uit het veld. Rond 1972 kwam dit volledig op gang. De ingrijpende gevolgen daarvan zijn je ongetwijfeld bekend: bodemdaling en aardbevingen. De ene zwaarder dan de ander. Door de aardbevingen zijn vele huizen beschadigd, onveilig en ervaart men stress.

De kracht van de aardbevingen neemt toe naarmate het gasveld leger raakt. Dit komt omdat de druk daarin afneemt. Hoe ontstaan deze aardbevingen precies? Om dit duidelijk te maken leggen we eerst uit waar het gas zich in de grond bevindt.

Beschrijving tekening – Aardbevingen in Groningen-gasveld

Plaats het papier in liggende positie. Links bovenaan staat de titel met rechts daarvan de QR-code die naar de audioversie van deze tekst leidt. Helemaal onderaan staat Reliëfabonnement 2022-2. Daartussen staat een schematische weergave van de verschillende aardlagen in de bodem van de aarde. 

Ze zijn met verschillende arceringen en vullingen aangegeven, zodat je goed kan voelen dat het om verschillende lagen gaat met steeds een andere samenstelling. In werkelijkheid zijn deze lagen niet zo horizontaal als ze hier getekend zijn en lopen ze grilliger in elkaar over. Zoals je misschien al gemerkt hebt is er steeds een trapsgewijze overgang in een aardlaag. We zullen je later uitleggen waarom dit zo is. De aardkorst is uit nog veel meer lagen opgebouwd, maar deze hebben wij niet meer getekend. 

Bovenaan in het midden van de tekening, is een kleine rechthoek getekend. Rechts daarvan staan de letters ‘gs’. Ze staan voor gaswinning. Vanuit deze rechthoek lopen twee dunne verticale lijnen recht naar beneden. Dat is een kilometerslange buis naar een poreuze zandsteenlaag op zo’n 3 kilometer diepte. Daar ligt het gas opgeslagen in de poriën van dat gesteente van waaruit het gas omhoog wordt gepompt. 

De laag op deze diepte – die dus vooral uit zandsteen bestaat - heet Rotliegend en bepaalt de ondergrond van een omvangrijk gebied in Midden-Europa. Dat Rotliegend is een laag die zelf een paar honderd meter hoog is. Op de tekening staan links en rechts van de aardlagen de nummers één tot en met drie. De Rotliegendlaag is hier nummer twee. Direct boven deze laag ligt een dikke, ondoordringbare zoutlaag (nummer één) en direct eronder een Carboonlaag (nummer drie). De overige aardlagen zijn niet genummerd omdat de namen hiervan er niet toe doen voor dit onderwerp.

Doordat er al miljoenen jaren zo’n drie kilometer grond boven op het Rotliegend rust, is dat gesteente daarin ingedrukt geraakt. Dit noemen we compactie. Op sommige plaatsen is de compactie meer dan op andere plaatsen. In die Rotliegendlaag zijn daarom honderden kleinere en grotere natuurlijke scheidingen ontstaan in dat gesteente; de breuklijnen. In de aardlaag met het cijfer twee voel je op de tekening drie voorbeelden van zulke breuklijnen als dikkere zigzaglijnen. Breuklijnen hebben geen vaste vorm en kunnen ook wat horizontaler of verticaler doorlopen. Nu je dit weet kunnen we je uitleggen wat er gebeurt als er gas wordt gewonnen. 

Door gaswinning wordt het gas uit de poriën van het gesteente in de Rotliegendlaag gehaald waardoor de druk in het gasveld langzaam daalt. Alleen de zandsteenlaag (nummer 2) moet nu de bovenliggende drie kilometer gesteente dragen. Hierdoor wordt deze laag langzaam verder in elkaar gedrukt. Aan het aardoppervlak is dit merkbaar als bodemdaling. Huizen, bomen en wegen dalen langzaam mee. Als je goed voelt ervaar je dat de bovenste lijn in de tekening – het aardoppervlak – lichtjes daalt naar het midden toe. Het aardoppervlak vormt zo als het ware een ondiepe schotel. Dit komt omdat de bodemdaling in het midden het grootst is. Hoe verder je naar de randen gaat hoe meer deze afvlakt omdat de daling zich uitstrekt over een afstand van vele kilometers.

Vanaf het aardoppervlak loopt zowel links als rechts van de gasbuis een onderbroken lijn schuin naar beneden. Dit is voor jou zo getekend zodat je kan voelen wat het effect van bodemdaling is in het gebied waar de gaswinning plaatsvindt. Voel nog eens goed hoe de oorspronkelijke lagen lopen. Voel daarna wat er gebeurt met die lagen op de plek waar die onderbroken lijn erdoorheen gaat. De laag lijkt een traptrede lager te zitten. We hebben dat extra aangezet voor de duidelijkheid; in werkelijkheid lopen de lagen wat meer in elkaar over en zijn de schuine lijnen niet te zien. 

En dan nu de aardbeving zelf. Daarvoor moeten we weer terug naar de breuklijnen in laag twee, de Rotliegendlaag. Wanneer bodemdaling (wat we zojuist geprobeerd hebben uit te leggen) bij zo’n natuurlijke breuklijn ontstaat kan er zoveel spanning op die plek ontstaan dat de bovenliggende aardlagen niet geleidelijk maar schoksgewijs verschuiven. Dat noemen we een aardbeving door gaswinning.

Recht boven de plek waar een aardbeving langs zo’n breuklijn ontstaat (het hypocentrum) ligt het epicentrum. Dit is de plek aan het aardoppervlak waar de aardbeving het sterkst wordt gevoeld en waar de bodemdaling het grootst is. Op de tekening is het epicentrum ‘ep’ aangegeven met een rondje (links van de buis van waaruit gas wordt gewonnen). Het hypocentrum ligt hier recht onder; namelijk bij de breuklijn. Hoe verder je van het epicentrum af gaat hoe minder sterk je de aardbeving voelt. 

Omdat deze aardbevingen op niet meer dan 3 kilometer diepte ontstaan kan dit aan het aardoppervlak beter voelbaar zijn dan natuurlijke aardbevingen van dezelfde kracht die veel dieper liggen. De gevolgen zijn hierdoor groter.