of seismische verschijnselen (Gr. seismos = schudding) door natuurlijke oorzaken ontstane trillingen in de aardkorst, welke vanuit een plaats in het inwendige van de aarde ontspringen, de aardbevingshaard of hypocentrum ( Gr. hupo = onder), in schijn echter van uit het dichtst bijgelegen punt hierboven op het aardoppervlak, het epicentrum ( Gr. epi = boven). De studie der aardb. verschijnselen heet aardbevingsleer of seismologie.
I. Oorzaken van aardbevingen. Oorspronkelijk toegeschreven aan opstijgend magma en de vorming van stoomwolken, door in de diepte gedrongen regenwater. Door E. Suess en A. Heim het eerst afdoende weerlegd door het vinden van tectonische lijnen, samenvallende met aardbevings- of seismische lijnen (rechte lijnen, waarop de epicentra van een aantal opeenvolgende aardbevingen gelegen zijn). Oorzaak van aardbevingen tweeledig:
A) Opwekken en gelijktijdig vrijmaken van spanningen in de aardkorst.
1° Door gravitatiekrachten (gravitatieve aardbevingen), a) door instorting van onderaardsche holen enz. (instortingsaardb.); b) door afschuiving of afstorting van dikke sedimentpakketten (afschuivingsaardbevingen).
2° Door magmatransport o.a. bij vulkanische erupties (plutonische aardbevingen). Bij zwakke erupties of aan het einde van een krachtige eruptie invloed van de getijdenbewegingen merkbaar. Bij laagwater aardb. max. door minimalen hydrostatischen druk, tegengesteld aan den opwaartschen vulk. druk.
3° Door golfslag en sterke branding bij stormen.
4° Door vorstwerking.
B)Vrijmaken van bestaande spanningen in de aardkorst, die ontstaan zijn door gebergte vormende krachten (o.a. zie Continentale verschuivings-,Poolverschuivingskrachten, enz.), zgn. tectonische aardbevingen. Diepte der spanningen meestal 25—50 km. Verder kunnen deze spanningen in de aardkorst ontstaan zijn door afkoeling van de aarde. Aardkern, ± 630 km onder het aardoppervlak, bezit nog de oorspronkelijke temperatuur (volgens H. Jeffreys 1924 en O. Schmiedel 1927). Aardoppervlak en kern dus spanningsvrij. Van deze oppervlakken naar beneden resp. naar boven spanningstoename. Tusschenin opheffing der tegengesteld gerichte spanningen, zgn. 3e spanningsvrije oppervlak (op ± 150 km diepte). Tusschen aardoppervlak, kernopp. en 3e spanningsvrije opp. twee vlakken met max. spanning. Het eerste op ± 40—50 km diepte, het tweede op ± 310 km (minimaal).
Vrijmaking der spanningen geschiedt door massaverplaatsing en door afkoeling van de aarde. Bij massa-verplaatsing door :
1° Directe werking: a) door snelle verplaatsing van dikke sediment- of ijsmassa’s (o.a. bij alschuivingen);
b) door magmatransport tijdens vulkanische erupties;
c) door golfslag of sterke branding: d) door getijdenbewegingen. Aangetoond in Japan o.a. door A.Imamura, N. Nasu e.a. (1930), in Ned.-Indië door S.W. Visser (1931). Vooral bij zwakke aardbevingen merkbaar. Laagwater bevordert aardb. door stijging van den bodem ontstaan. Hoogwater bevordert aardb. door daling van den bodem ontstaan; e) door sterken neerslag (sneeuw, regen enz.). Invloed door IJ. Jeffreys (1916) berekend; f) door luchtdrakscliommelingen resp. periodische (atmospherische getijdenbeweging) en niet periodische a. Door Newcomb verondersteld, door H. Jeffreys (1916) en W. Schweydar (1919) berekend. Bij passeeren van een luchtdruk max. (bij 5 cm drukverschil tusschen max. en min.) bodemdaling 4; 10 cm. Hierdoor aardb. bevorderd, welke door bodemdaling ontstaan.
2° Indirecte werking door poolschommelingen (gevolg van massa verplaatsingen). Het eerst aangetoond door R. Spitaler (1913), daarna door A. Sieberg (1923) en V. Conrad (1927). Max. aantal aardb. bij langdurige sterke richtingsverandering van de poolbaan. Vooral merkbaar, indien de pool kort tevoren een regelmatige rechte baan beschreef. Hierdoor plotselinge rotatiesnelheidsverancleringen (C. Bauer).
II. Het opsporen van aardbevingen. Aardbevingen kenmerken zich door zgn. macro- en microseismische verschijnselen.
A)Macroseismische verschijnselen. Heftig trillen van den bodem, schommelen van schilderijen en spiegels, stilstaan van klokken, rammelen en openslaan van deuren, rinkelen van ruiten, scheuren in gebouwen en in den bodem (van m tot honderden km, o.a. aardb. van San Franciseo 1906), zoowel rechte parallelle breuken, als radiale, de laatste soms overgaande in ronde gaten (hierin vaak modderbronnen), daling of stijging van den bodem (plotselinge zeediepteverandering in havens, verplaatsing van de kustlijn), horizontale verschuivingen, werking van naburige vulkanen, ontstaan van slijkvnlkanen (bij gasrijken bodem), ophouden of plotseling ontstaan van bronnen, bandjirs en lahars (door afdamming van rivieren en heftige bronnenwerking), brand (door springen van gas- en waterleiding; in 1887 in Mexico boschbrand, volgens sommigen door vonken, tengevolge van uiteenspringend gesteente), golvende strandbodem (vaak met zandkegels) of straten, gedraaide zuilen en kerktorens enz,, verbogen rails, verbroken zeekabels, afschuivingen en afstortingen (continentale en subaquatische), zeebevingen (eigenaardige trillingen in zeewater bij aardbevingen onder water; door den verticalen stoot op schepen merkbaar als stooten, kraken enz.), vloedgolven of tsoenamis (meestal ± 150 km of langere golven met hoogte van 1—40 m. Aan de kusten voorafgegaan door een terugtrekken van de zee. Oorzaak der vloedgolven:
1° onderzeesche erupties van vulkanen;
2° trilling van of ontstaan van breuken op den zeebodem, gevolgd door subaquatische afschuivingen), aardbevingsgeluiden (kraken, bruisen, rollen evenals de donder, enz. Volgens Davison en Milne ontstaan door de eerste snelle trillingen, zie Voorloopers. Geluidsbron = hypoeentrum, niet steeds geluidsccntrum. Te verklaren volgens Sieberg door te laag trillingsgetal van het hypocentrum. Eerst bij passeeren van breuken enz. hoorbare boventonen. Geluiden in dalen het sterkst merkbaar aan de wanden loodrecht op de voortplantingsrichting. Soms alleen geluiden zonder schudden van den bodem), lichtverschijnselen (misschien door de wrijving van de bodemdeelen en de sterk geladen atmospheer, samengaande met den grooten neerslag, dien de aardbeving doet ontstaan. Meestal schijnbaar lichten o.a. door kortsluiting. Volgens K. Mack drie groepen lichtverschijnselen: vlammen uit den bodem, stralen uit den bodem, die vuurbollen vormen, bliksem verschijnselen), magnetische stormen (o.a. in Japan ± 30 uur vóór de aardb.), radiostoringen (bij sterke aardb. o.a. Nieuw-Zeeland 1931), invloed op mensch en dier (gevoel van zeeziekte of wagenziekte door werking op de evenwichtsorganen, vooral door de korte golven, plotseling uitvliegen van bijenkolonies, volgens von Hentig katten en honden zeer onrustig en jammerend vóór de beving, ook menschen vaak onrustig te voren, plotseling bevallen van zwangere vrouwen, groote epidemieën door verstoring van hygiënische inrichtingen. De eerste longitudinale beweging als verticale stoot merkbaar, daarna wervelende beweging door transversale golven).
B) Microseismische verschijnselen. Vanuit den aardbevingshaard planten zich elastische golven voort, volgens bolvormige oppervlakken, zgn. ruimtegolven. De lijn waarlangs de aardbevingsenergie zich voortplant van hypoeentrum tot waarnemingsstation heet aardbevings- of stootstraal. De hoek, welken deze met het aardopp. maakt, heet emergentiehoek, de tijd van aankomst heet aankomsttijd of stoottijd.
1° Principe van meting van microseismische verschijnselen. Een voorwerp gewenscht, dat met de bewegingen van de aarde niet of zeer weinig meedoet. Een slingerend voorwerp behoudt zijn trillingsvlak ondanks geringe torsie van het ophangpunt bij draaiing van het laatste, doch ook een zware (zgn. stationnaire) massa aan een niet bewegenden slinger is tamelijk ongevoelig wegens groote traagheid, mits diens periode sterk verschilt met die van de trillende aardkorst (slechts 2e principe bruikbaar voor zuivere meting).
2° Meetinstrumenten. Oorspronkelijk seismoseopen (Gr. skopein = zien), d.w.z. toestellen, die door middel van vallende kogels, overloopende vloeistoffen enz. laten zien, dat een aardbeving heeft plaats gehad. Oudste toestel uit China i 136 v. Chr. Thans in gebruik Seismographen (= aardbevingsschrijvers) en seismometers (= aardbevingsmeters).
Drie hoofdonderdeelen.
1° De stationnaire massa en dempingsinrichting. Zij geven den slinger de gewenschte traagheid. Stationn. massa voor zeer kort periodische aardbevingen (dicht bij hypoeentrum) o.a. in Göttingen bol van ± 17 000 kg, periode 1,5 sec. Horizontaalslinger van von Rebeur-Paschwitz: massa 200 g, periode 12 sec. Door Wiechert remming of demping (periodische trillingen worden aperiodisch) ingevoerd om eigen bewegingen van den slinger te verminderen. Vier methoden:
a) luchtdemping;
b) vloeistofdemping;
c) electromagnetischo demping (opwekken van Foucaultsche stroomen in een koperen plaat bij de massa , het eerst door B. Galitzin, Russisch seismograaf, toegepast) en
d) mechanische demping. Slinger tusschen twee draadjes gespannen.
2°De vergrootingsinrichting. Zij dient om zwakke trillingen duidelijk op te teekenen (bij veerseismograaf van Wiechert ± 2l/a millioen maal vergroot); mechanisch: door middel van hefboomen ; optisch: door middel van een lichtstraal, die op een spiegel valt, welke op den slinger staat.
3° De registreerinrichting.
a) Mechanisch bestaat zij uit een met roet bedekte draaiende rol, die langzaam evenwijdig aan haar as verschuift. De stift van de vergr.-inrichting teekent een golvende schroeflijn op de trillende rol, zgn. seismogram. Tevens elke min. een tijdstreep op de rol.
b) Photographisch. De lichtstraal van de opt. vergrootings-inrichting, valt op een draaiende rol met lichtgevoelig papier, tegenwoordig ook wel op een photocel. Bij krachtige trillingen automatisch een alarmsein,
c) Galvanometrisch (B. Galitzin). Door beweging van den slinger in magnetisch veld opwekken van electr. stroomen, die met een galvanometer geregistreerd worden. Aardbevingstrillingen te ontbinden in een horizontalen en verticalen compoponent.
Seismografen weer te verdeelen in twee groepen.
1° Meting van den horizontalen component, a) Verticale slinger. Slingertijd T = n V/i/g als 1 = slingorlengte, g = versnelling van de zwaartekracht. Aardbevings periode l1/2—66 sec. Wil de T van den slinger sterk hiervan afwijken, dan moet bij T 60 sec. 1 = 900 m. Slingerlengte + verlengstuk met registratiestift heet indicatorlengte.
b) Horizontale slinger. Voordeel: kleine slinger is mogelijk. De zgn. aequivalente slingerlengte L = 1/sini. Door de lijn door de ophangpunten steiler te maken, onbegrensd groote slingerlengte mogelijk. Drie typen: resp. één vast draaibaar ophangpunt, twee vaste draaibare ophangpunten en een zgn. bifilaire of Zöllnersche ophanging. Steeds twee horizontale slingers tegelijk opgesteld, wier evenwichtsvlakken resp. N.Z. en O.W. verloopen. Door deze twee horizontale componenten de richting te bepalen van het epicentrum.
c) Omgekeerde verticaalslinger of astatische slinger van E. Wiechert.
Een verticale slinger met de stationnaire massa aan den bovenkant. Deze wordt door twee horizontale bladveeren in evenwicht gehouden,
d) V e e r seismograaf van B. Galitzin. Horizontaal trillende veer met een stationnaire massa,
e) Torsieseismometer van J. A. Anderson en H. D. Wood. Verticaal gespannen draad, ongeveer in het midden een excentrisch gelegen cylinder (stat. massa). Door trillingen loodrecht op vlak van draad en cylinder ontstaat een draaiing en torsie van den draad. Door spiegels te registreeren.