Aardbevingen in Mexico-Stad versterkt door de bodem

De Mexicaanse vlag toont een afbeelding van een adelaar met een slang in zijn bek zittend op een cactus. Dit houdt verband met de legende die verhaalt over de zoektocht van de Azteken naar een plek waar zij een nieuw leven konden beginnen. De God van de Azteken had gezegd dat zij zich moesten vestigen op de locatie waar ze een adelaar met een slang in zijn bek op een cactus zagen zitten. Dat bleek een rotseilandje te zijn in een groot meer in de vallei van Mexico. Daar stichtten ze Tenochtitlán, 'plaats waar een cactus uit een steen groeit', het huidige Mexico-Stad. De keuze voor deze plaats was op zijn zachtst gezegd niet handig, vanwege de nabij gelegen vulkaan en de vele aardbevingen in dit gebied. In 1985 en 2017 vonden in deze miljoenenstad twee zware aardbevingen plaats met veel slachtoffers en schade. Zelfs aardbevingen op enige afstand kunnen in Mexico-Stad grote schade aanrichten. En dat heeft alles te maken met de bodem.

De oorzaak van de aardbevingen in Mexico

Mexico ligt op de Noord-Amerikaanse plaat, die in het zuidwesten grenst aan de Cocosplaat, die met een snelheid van 7,5 centimeter per jaar ten opzichte van de Noord-Amerikaanse plaat beweegt. De grens tussen deze twee platen bevindt zich langs de kust. Hier schuiven de platen langs elkaar. Door deze platentektoniek bouwt zich spanning op in de aardkorst die bij een aardbeving schoksgewijs vrijkomt. Maar er is nog een tweede effect. De Cocosplaat vervormt flink omdat hij naar beneden buigt en ook deze spanning ontlaadt zich op een gegeven moment.

De aardbeving van 19 september 1985

Deze richtte bijzonder veel schade aan. Het officiële dodental in het gebied van Mexico-Stad is niet precies bekend, er worden getallen van 10.000 tot 40.000 genoemd. De aardbeving had een sterkte van 8,1 en het epicentrum lag meer dan 350 km van Mexico-Stad in zee en veroorzaakte een tsunami van 2 meter hoog. 412 gebouwen storten volledig in en zo’n 30.000 gebouwen werden ernstig beschadigd. Het duurde ongeveer twee minuten voordat de schokken vanuit het epicentrum Mexico-Stad bereikten. De grond trilde daarna ongeveer 4 minuten.

De aardbeving van 19 september 2017

Precies 32 jaar later vindt er weer een zware aardbeving plaats. De sterkte was 7,1 en het epicentrum lag zo'n 120 km van Mexico-Stad. Het dodental bedroeg meer dan 200 en er stortten zo'n 40 gebouwen volledig in. De schrik zat er goed in, vooral ook omdat 's ochtends de aardbeving van 1985 was herdacht en er een oefening had plaats gevonden.

De bodem van Mexico-Stad

Toen de Spanjaarden in 1519 Tenochtitlán (het huidige Mexico-Stad) veroverden troffen ze een soort Venetië aan. Ongeveer 200.000 tot 300.000 mensen bewoonden deze archipel. Naarmate de stad verder groeide werden de kanalen dicht gegooid. De gevoeligheid voor aardbevingen van Mexico-Stad heeft veel te maken met de drassige bodem. De gebouwen downtown, staan op het oorspronkelijke eilandenrijk van de Azteken en op het gedempte Toxcocomeer. Deze onstabiele bodem bevat nog steeds relatief veel water en dat geldt ook, maar dan in mindere mate, voor het oude kustgebied van het meer. Andere plekken hebben daarentegen een harde gestolde lavabodem. De schade bij aardbevingen is hierdoor per gebied heel verschillend.

Drijfzand

De drassige ondergrond beweegt makkelijk mee. Door de trilling wordt de met water verzadigde grond ineengedrukt en daardoor wordt het water eruit geperst. Als de volgende trilling komt voordat het water eruit kan komen, wordt de druk van het water steeds groter, waardoor alle samenhang in de bodem verdwijnt. De bodem kan daarbij in één klap vloeibaar worden, zoals drijfzand, waardoor de ondergrond wordt opgestuwd en op andere plaatsen juist verdwijnt (alsof het zand aan het koken is). Als de funderingen van een gebouw rusten op een dergelijke ondergrond, kan zo’n gebouw geheel of gedeeltelijk wegzakken en omvallen. Als dit effect zich voordoet, wordt overigens het doorgeven van de trillingen naar plaatsen met een andere ondergrond juist bemoeilijkt, waardoor de schade daar dan weer meevalt.

Resonantie van de bodem

Om het nog erger te maken, treedt er in dit specifieke gebied heel gemakkelijk resonantie (meetrillen) op. Het met water doordrenkte gebied heeft een eigenfrequentie van een volledige trilling in 2,5 seconde en dat is nu juist de frequentie van nogal wat aardbevingen. De schuddende grond krijgt dan precies op het juiste moment een 'duwtje' van de beving. Het trillen van de bodem wordt hierdoor enorm versterkt (vergelijkbaar met het lostrillen van een schroefje in een auto of wat groter, de Tacoma Narrows Bridge die instortte door het resoneren in de wind). Door deze resonantie kan de schade van een aardbeving waarvan het epicentrum ver weg ligt toch aanzienlijk zijn.

Resonantie van gebouwen

De gebouwen die op deze bodem staan gaan meetrillen, maar er zijn verschillen. Vooral de gebouwen met tussen de 6 en 15 verdiepingen gaan meetrillen. En door het meetrillen, versterken zij zelf weer de beweging van de bodem, waardoor dan weer de trilling van het gebouw toeneemt (vergelijkbaar met een stemvork die je op een houten ondergrond zet). Het eindigt met het instorten van het gebouw. Dat er toch nog zoveel gebouwen uit de Spaanse tijd zijn blijven staan, komt doordat ze niet hoog genoeg waren om mee te trillen.

Maatregelen

Sinds de aardbeving van 1985 zijn de bouwvoorschriften in Mexico-Stad flink aangescherpt. Daarnaast is er een waarschuwingssysteem en worden er regelmatig oefeningen gehouden om de bevolking voor te bereiden op een volgende beving. Dat dat helpt, blijkt wel uit het verschil in aantallen slachtoffers tussen 2017 en 1985 in deze stad van 20 miljoen inwoners.