Seismische effecten van zeer dicht materiaal diep in de korst onder het zuidoosten van het Koreaanse schiereiland

Verborgen last onder de korst

Waarom sloegen twee van de grootste geregistreerde aardbevingen in Zuid-Korea bijna in hetzelfde gebied op slechts een jaar afstand van elkaar toe? Deze studie kijkt voorbij de gebruikelijke verklaringen zoals plaatbotsingen en menselijke activiteit naar een veel minder zichtbare factor: een zwaar gesteentenap dat diep in de korst onder het zuidoosten van het Koreaanse schiereiland begraven ligt. Door te modelleren hoe dit dichte materiaal de korst doet doorbuigen en spanningen op breuken hervormt, laten de auteurs zien dat wat zich tientallen kilometers ondergronds bevindt stilletjes breuken kan voorbereiden op krachtige aardbevingen aan het oppervlak.

Een regio met ongebruikelijke beving

De aardbevingen van Gyeongju (2016) en Pohang (2017), beide magnitude 5,5, vonden plaats in de buurt van het Yangsan-breukensysteem in zuidoost Korea, een gebied dat al bekendstaat om relatief hoge seismische activiteit. De gebeurtenis in Pohang trok wereldwijde aandacht omdat die in verband werd gebracht met vloeistofinjectie bij een geothermieproject, maar de hoeveelheid geïnjecteerd water was te klein om de grote vrijgekomen energie volledig te verklaren. Tegelijkertijd tonen zwaartekrachtsmetingen boven dit gebied een sterke positieve anomalie, een aanwijzing dat iets ongewoon dichts zich diep in de korst bevindt. Eerdere seismische en magnetische onderzoeken suggereerden de aanwezigheid van een dikke zone van mafisch gesteente — rijk aan ijzer en magnesium — waarvan men denkt dat het ontstond toen magma zich ophoopte en stolt aan de basis van de korst terwijl de Oostzee miljoenen jaren geleden openging.

Een begraven plaat die de korst doet buigen

De onderzoekers wilden begrijpen hoe dit hoogdichte materiaal, geïnterpreteerd als magmatische onderplating, de spanningen in de korst verandert en invloed uitoefent op grote breuken. Eerst gebruikten ze gedetailleerde zwaartekracht- en seismische gegevens om een tweedimensionaal beeld van de korstdichtheid te bouwen van het binnenland van Korea tot aan de Oostzee, en zetten dat vervolgens om in een driedimensionaal model van de regio. In hun simulaties ligt het dichte lichaam net boven de grens tussen korst en mantel, en is het oostelijk onder het kustgebied dikker en westelijk meer in het binnenland dunner. Omdat het zwaarder is dan het omringende gesteente, werkt het als een begraven gewicht dat de korst langzaam naar beneden drukt waar het dik is, terwijl het zachte opwaartse doorbuiging veroorzaakt nabij de randen.

Warmte, stroming en verschuivende spanningen

Temperatuur speelt een cruciale rol in dit verhaal. Metingen op land en op zee laten zien dat zuidoost Korea en het aangrenzende Ulleung-bekken warmer zijn dan het Koreaanse schiereiland gemiddeld. Warmer gesteente in de onderste korst en de bovenmantel is zachter en vloeit gemakkelijker, waardoor het dichte lichaam verder kan wegzinken en de bovenliggende korst sterker kan doorbuigen. Het team voerde 3D visco-elastische modellen uit met verschillende temperaturen bij de korst–mantelgrens, van relatief koel tot tamelijk heet. In de warmere gevallen trok de dichte laag meer naar beneden, waardoor spanningsveranderingen in de bovenkorst werden versterkt. Recht boven het dikkere oostelijke deel veroorzaakte het wegzakkende gewicht extra compressiespanning; richting de dunnere westelijke rand produceerde de doorbuiging spanningszones van trek. Deze spanningsverschillen reikten naar boven tot diepten waar aardbevingen optreden en naar buiten over tientallen kilometers.

Breuken dichter bij falen gepositioneerd

Om te zien hoe deze diepe belasting echte aardbevingen kan beïnvloeden, berekenden de auteurs veranderingen in een grootheid die Coulomb-faalspanning heet op gekarteerde breuken, inclusief de vlakken die openden tijdens de Gyeongju- en Pohang-gebeurtenissen. Positieve veranderingen betekenen dat een breuk dichter bij schuiven wordt gebracht; negatieve veranderingen betekenen dat ze worden gestabiliseerd. Zelfs zonder het dichte lichaam laden verre tektonische compressies door plaatbewegingen al veel breuken in zuidoost Korea. Het toevoegen van de hoogdichte laag verhoogde de faalspanning echter systematisch met grofweg 0,2 tot 1 megapascal op de Pohang- en Gyeongju-breukvlakken en op meerdere nabijgelegen breuksegmenten, vooral boven het dikkere oostelijke deel van het lichaam. Deze spanningsverhogingen waren groter dan de directe spanningsveranderingen die werden berekend voor de Pohang-vloeistofinjectie zelf, en ze werden sterker naarmate de gemodelleerde korst warmer en zwakker werd.

Een heroverweging van aardbevingsrisico in “stabiele” gebieden

Dit werk concludeert dat een diepe, zware schijf van gesteente onder zuidoost Korea geruime tijd stilletjes de achtergrondspanning op breuken heeft verhoogd, en daarmee helpt te verklaren waarom deze regio de meest significante recente aardbevingen van het land huisvest. Menselijke activiteiten zoals vloeistofinjectie kunnen nog steeds als de uiteindelijke trigger fungeren, maar alleen omdat de breuken al nabij een kritieke toestand verkeerden door tektonische belasting die werd versterkt door het begraven dichte lichaam. Voor mensen die in gebieden wonen die vaak als geologisch stabiel worden beschouwd, is de boodschap duidelijk: het aardbevingsrisico wordt niet uitsluitend door plaatranden bepaald. Subtiele variaties in korstdichtheid, temperatuur en reologie kunnen spanningen concentreren ver van plaatranden, dus robuuste seismische risicobeoordelingen moeten diep onder het oppervlak kijken en zwaartekracht-, warmteflux- en gedetailleerde ondergrondbeelden integreren met traditionele tektonische modellen.

Bronvermelding: Kim, M., Choe, H., Cheon, Y. et al. Seismic effects of deep crustal high-density material in the southeastern Korean Peninsula. Commun Earth Environ 7, 328 (2026). https://doi.org/10.1038/s43247-026-03345-x

Trefwoorden: intraplate aardbevingen, seismisch risico, magmatische onderplating, korstspanning, Koreaans schiereiland