שמוליק מרקו

החוג לגאופיזיקה בבית הספר לסביבה ולמדעי כדור הארץ ע״ש פורטר

אוניברסיטת תל אביב

 

מקבץ רעידות אדמה שהופיע בתחילת חודש יולי 2018 בכינרת כלל רעידות שהורגשו על ידי תושבים באזור. כדי להסביר על התופעה נכתב סיכום זה, הכולל קישורים לאתרים ישראליים ואחרים שמספקים מידע נוסף.

יש לכם שאלות שלא נענו כאן? שלחו אלינו בעמוד "שאל את המדען".

 

האם הרעידות בכינרת מעידות על רעידה חזקה קרובה?

לא בהכרח. בשנת 2013 היה באותו אזור מקבץ דומה, שאמנם כלל פחות רעידות ורובן היו חלשות יותר, אבל לא התרחשה רעידה חזקה אחריו. גם ב-2008 היה מקבץ דומה בלבנון שלא באה בעקבותיו רעידה חזקה. לעומת זאת במפרץ אילת קדמה לרעידה של 22.11.1995 פעילות מוגברת של רעידות אדמה במפרץ. גם ברחבי העולם אין דגם קבוע ולא תמיד יש פעילות ברורה שניתן לזהותה בביטחון כמקדימה לרעידת אדמה חזקה.

 

מהי רעידת אדמה?

רעידות אדמה נפוצות במקומות שבהם קרום כדור הארץ נשבר.

הרוב המכריע של הרעידות מתרחש בקליפת הסלע החיצונית הקשיחה שעוטפת את כדור הארץ. קליפה זו, המכונה "ליתוספירה" (שהקרום מהווה את חלקה העליון), צפה על גבי האסתנוספירה שבה הטמפרטורה והלחץ מאד גבוהים. הבדלים, אפילו קטנים, בטמפרטורה או בלחץ במקומות שונים גורמים לסלעים של האסתנוספירה לזרום ממקום חם יותר למקום חם פחות. על גבי זרימה זו נישאים חלקי הליתוספירה כמו רפסודות גדולות. לשברי קליפת כדור הארץ אנו קוראים "לוחות טקטוניים". החיכוך בגבול שבין הלוחות מפריע לתנועה עד כדי עצירתה. אבל עם הזמן נצבר לחץ על פני מישור המגע שבין הלוחות עד שהוא גובר על החיכוך שבינהם ואז חלה תזוזה פתאומית ואנרגיה אדירה שהצטברה משתחררת בבת אחת. אם כך, רעידת אדמה היא שחרור מהיר מאד של אנרגיה, שנצברה לאורך משטח המגע בין לוחות טקטוניים.

 

ומהו רעש אדמה?

רעידת האדמה יוצרת גם רעש אקוסטי. הגלים הסיסמיים נעים בתוך כדור הארץ ועל פני השטח שלו וגורמים לתנודות. תנודות אלה משחררות גם אנרגיה בתדרים שבני אדם יכולים לשמוע, ולכן אנשים מדווחים על רעש שנשמע יחד עם הרעידות. רעידת אדמה ורעש אדמה הם שני מונחים נרדפים שמתארים אותו דבר.

 

מהו מוקד רעידת אדמה?

מוקד רעידת האדמה הוא הנקודה שבה החלה התנועה היחסית בין הלוחות או בין גושי הקרום השונים. התנועה כולה מתרחשת על קטע של מישור שבין הלוחות, והמוקד הוא נקודה בתוך המישור. למשל ב-22 בנובמבר 1995 התרחשה רעידת האדמה במפרץ אילת. ברעידת אדמה זו חלה תנועה יחסית של הלוחות (קרי העתקה) בשיעור של כ-3 מטרים, במשך כ-15 שניות לאורך מישור העתק, שאורכו כ-45 ק"מ ורוחבו/עומקו כ-15 ק"מ.

 

איך מודדים את גודל הרעידה?

בכדי לאמוד את חוזקה של רעידת אדמה משתמשים הסיסמולוגים במושג "מגניטודה". המגניטודה היא מדד לתנודות שנגרמו על ידי רעידת האדמה. המגניטודה נקבעת על פי רישומי הסייסמוגרפים, והראשון להציע שיטה להערכת המגניטודה היה פרופסור צ׳ארלס ריכטר, סיסמולוג מקליפורניה. רעידת האדמה החזקה ביותר שנמדדה היתה במגניטודה 9.5 ב-1960 בצ׳ילה. רעידות אדמה במגניטודות נמוכות מ-3.5, בדרך כלל אינן מורגשות על ידי אנשים, ואנו מכנים אותן מיקרו-רעידות אדמה. רעידת אדמה במגניטודה 5, אם תתרחש בקרבת ישוב, עלולה לגרום לנזקים קלים. רעידות אדמה במגניטודה 6 ויותר גרמו בארץ ישראל לאסונות כבדים בנפש וברכוש.

 

המגניטודה על פי "סולם ריכטר" שמשה (ועדיין משמשת, למרות שאינה גודל פיזיקלי) להערכת חוזקה של רעידת אדמה. משנות ה-70 משתמשים בשיטות אחרות להערכת הגודל של רעידות האדמה ובמיוחד נפוץ השימוש במומנט הסייסמי, גודל פיזיקאלי יחסי לממדי למכפלה של שטח הקרע במידת התזוזה הממוצעת על משטח ההעתק. המשך השימוש בסולם ריכטר מאפשר השוואה בין רעידות שנמדדו בשיטה זו למדידות החדשות על פי המומנט הסיסמי.

 

כל כמה זמן מתרחשת רעידת אדמה?

סטטיסטיקת רעידות האדמה באזור פעילות כלשהו מגלה שהתנועה על פני מישור ההעתק מחוללת מעט רעידות אדמה חזקות והרבה רעידות אדמה חלשות. באזורים בהם קצב התנועה היחסית בין חלקי קרום כדור הארץ אינו גבוה, כמו במקרה של בקע ים המלח (הידוע בציבור כ"השבר הסורי אפריקאי"), יידרשו מאות שנים על מנת לצבור מספיק אנרגיה בכדי להתגבר על החיכוך בקטע נתון של ההעתק. לאורך בקע ים המלח, שאורכו כ-1000 ק"מ, יש קטעים שלא זזו כבר מאות שנים. ככל שעבר יותר זמן מאז רעידת האדמה החזקה, גדלה ההסתברות שבקטעי העתק אלה תתחולל רעידת אדמה חזקה.

 

מה היה בעבר?

ישראל שוכנת באזור בעל פעילות סיסמית נמוכה יחסית למקומות כגון יפן או קליפורניה, אך תעודות היסטוריות רבות מתארות רעידות אדמה הרסניות וקטלניות, שגרמו בעבר לאסונות בהיקף של אלפי הרוגים והרס של בנינים בכל הישובים בארץ וסביבתה. מחקרים על רעידות אדמה לפני הצבת הסייסמוגרפים המודרניים מבוססים על עדויות היסטוריות, ממצאים ארכיאולוגיים וכן על ״סייסמיטים״ - סלעים שעברו דפורמציה עקב הרעידות. סלעים כאלה מצויים בשפע סביב ים המלח.

 

מה צפוי בעתיד?

מכיוון שרעידות אדמה הן תוצאה של תהליכים בכדור הארץ שהחלו לפני הרבה מיליוני שנים ואין בהם שינוי משמעותי, הרעידות גם ימשכו עוד מיליוני שנים. דהיינו, באזורים שבהם התרחשו רעידות אדמה חזקות בעבר תתרחשנה רעידות אדמה חזקות גם בעתיד. 

 

בקע ים המלח הוא אחד ההעתקים הפעילים בכדור הארץ ומקור הסיכון של אזורנו מרעידות אדמה. זהו העתק שמחבר בין שתי מערכות טקטוניות גדולות ומעורבים בו שלושה לוחות עיקריים: הלוח האפריקאי, הלוח הערבי והלוח של אירופה-אסיה (הלוח האירו-אסייתי). מדרום, בים סוף, הלוח הערבי מתרחק מהלוח האפריקאי. יחד עם התרחקות לוח ערב מלוח אפריקה, בין שני הלוחות של ערב וסיני יש תנועה יחסית, כאשר לוח ערב נע צפונה יחסית ללוח סיני, שנע דרומה. קצב התנועה היחסית הממוצע במרוצת 10-20 מיליון השנים האחרונות הוא כ-5 מ"מ בשנה. זהו קצב תנועה איטי יחסית. באזורים סיסמיים אחרים בכדור הארץ ניתן למדוד קצבי תנועה של מספר ס"מ בשנה. ככל שתנועה זו תימשך – יתרחשו לאורך הגבולות שבין הלוחות רעידות אדמה.

 

מרבית המידע על התרחשותן של רעידות אדמה בארץ ישראל מתייחס לקטע שבין בקעת הלבנון לדרום ים המלח. רעידות אדמה במגניטודה 6 ומעלה קרו בממוצע פעם אחת בכ-100 שנים. חשוב להדגיש שזהו ערך ממוצע, ובעבר היו הפרשים של עשרות ואף מאות שנים בין רעידות חזקות באותו אזור, ולכן אין לצפות לחזרה בהפרש קבוע של 100 שנים.

 

תרחישי רעידות אדמה עתידיות נחקרים על ידי המכון הגאולוגי וכמו שברור שאחרי הקיץ יגיעו גשמי החורף אבל אין אפשרות לחזות מראש מתי בדיוק יהיה הגשם הראשון, כך גם ברור שהרעידה החזקה הבאה תתרחש אבל אין אפשרות לחזות בדיוק מתי.

 

איך עוקבים אחר רעידות האדמה בארץ?

הרשת הסיסמית של ישראל עוקבת ברציפות אחר התרחשותן של רעידות אדמה באזורנו. תחנה סיסמית מודרנית מכילה את הסיסמומטר (הגלאי) אשר מסוגל למדוד תנודות קרקע מאד חלשות עד כדי מיליונית המטר בשניה. לסיסמומטר מחוברת מערכת אלקטרונית, שדוגמת את תנודות הקרקע ויוצרת קבצי נתונים אשר מועברים אל אגף הסיסמולוגיה במכון הגיאופיזי לישראל, בלוד. על פי האותות הסיסמיים מחשבים חוקרי המכון את מקום מוקדי רעידות האדמה ואת המגניטודות שלהן.

 

בנוסף לרשת הסייסמית של המדינה פועלת גם רשת קטנה מחקרית של החוג לגאופיזיקה של אוניברסיטת תל אביב. מטרת חוקרי החוג היא לפתח שיטות לקביעה מהירה ביותר של מיקום וחוזק הרעידה על מנת לאפשר התרעה מוקדמת מהיימנה ומוקדמת ככל האפשר.

 

בקע ים המלח הוא העתק הגבול שבין לוח סיני ללוח ערב. לוח ערב מתרחק מאפריקה בים סוף, מתנגש בלוח אירואסיה, ומחליק צפונה במקביל ללוח סיני.

 

מה עושים כדי למזער נזקים?

אין ספק שתתרחש רעידת אדמה חזקה באזורנו. אבל, כפי שנאמר, אין רעידות אדמה קטלניות, יש בנינים מסוכנים. מרביתם של הבניינים והמבנים האחרים (גשרים, תשתיות וכו׳) יכולים לסבול את התנודות האנכיות אפילו אם לא תוכננו לכך במיוחד. לא כך הוא לגבי התנודות האופקיות. בכדי לעמוד בתנודות האופקיות יש צורך בתכנון מיוחד של הבניין. במדינות מתוקנות כמו בישראל, יש תקן מיוחד שמכתיב למהנדס כיצד עליו לתכנן את האלמנטים השונים של הבניין כך שיעמדו בפני הכוחות האופקיים, שנוצרים בו בעת מעבר הגלים הסיסמיים.

 

פעילות חשובה של האגף לסיסמולוגיה במכון הגיאופיזי לישראל, כמו במרכזים סיסמולוגיים אחרים בעולם, נועדה להעריך את הסיכון הסיסמי, דהיינו ההסתברות לתנודת קרקע מעל סף כלשהו ובחלון זמן כלשהו (בד״כ 30 או 50 שנה). בכל ההערכות יש מידה לא מבוטלת של אי ודאות. לפיכך, הערכות של סיכון סיסמי הן הערכות הסתברותיות. התקן הישראלי 413 הוא חוק (משנת 1975) וכל מהנדס בניין מחוייב לתכנן על פיו. הבניה על פי התקן מיועדת למנוע את התמוטטות הבניין בעת התרחשותה של רעידת אדמה חזקה, על כל המשתמע מזה, אך אינו מבטיח כנגד נזקים. גם בבניין, שמתוכנן על פי התקן עלולים להיגרם נזקים מרעידת אדמה חזקה אך הם בודאי יהיו פחותים מאלה, שייגרמו לבניין שלא נבנה על פי התקן.

 

הסיסמולוגים יכולים להעריך היכן תתרחשנה רעידות אדמה ולאילו מגניטודות אפשר לצפות, אבל הם אינם יכולים לחזות את זמן התרחשותה של רעידת אדמה בהסתברות גבוהה מספיק בכדי לתת התראה קיצרת זמן של דקות, ימים או שנים. לכן עלינו להיות מוכנים לרעידת אדמה כל הזמן. הוראות למוכנות מפורסמות על ידי פיקוד העורף.

 

חוקרי החוג לגאופיזיקה באוניברסיטת תל אביב מלמדים ומובילים מחקר על רעידות אדמה ובמיוחד שוקדים על פיתוח שיטות לקביעה מהירה ביותר של מיקום וחוזק הרעידה על מנת לאפשר התרעה מוקדמת. המכון הגאולוגי בירושלים מקים בימים אלה מערכת התרעה מוקדמת שתתריע כמה שניות לפני הגעת גלים סייסמיים הרסניים.

 

כיצד עובדת מערכת התרעה מוקדמת?

ברגע שחלה השבירה יוצאים מהקרע מספר סוגים של גלים סיסמיים. הגלים המהירים ביותר הם גלי לחץ שלא גורמים נזקים והאיטיים יותר נקראים גלי גזירה והם אלה שגורמים להרס אם הם גדולים וממושכים. במקום מרוחק הממקור הרעש יגיעו תחילה הגלים המהירים. הסייסמולוגים שמפענחים אותם יכולים לקבוע בתוך מספר שניות האם יגיעו בעקבותיהם גלים הרסניים ולהתריע על כך בתוך מספר שניות. ככל שהמרחק ממוקד הרעש גדול יותר הגלים ההרסניים יפגרו יותר אחרי הגלים הראשונים ויהיה יותר זמן להתכונן לרעידה החזקה. המרחק מבקע ים המלח, המקור העיקרי לרעידות אדמה באזורנו, יאפשר התרעה של מספר שניות בלבד, כך שתהיה אפשרות להזהיר את התושבים ולנקוט בפעולות אוטומטיות כגון האטת רכבת כדי שלא תרד מהפסים, הגנה על חומר רדיואקטיבי, סגירת ברזי גז למניעת שריפות, הפסקת ניתוחי לייזר רגישים, ניתוק קוי חשמל במתח גבוה ועוד.

 

עם קליטת גלי הלחץ הראשונים, מתבצע ניתוח שמטרתו לקבוע האם בהמשך יגיעו גם גלים הרסניים. במידה שכן – יוצאת התרעה ומתבצעות פעולות מנע אוטומטיות ואזהרה לתושבים.

 

איפה יש מפה של רעידות האדמה?

רעידות אדמה במזרח התיכון באתר המכון הגאופיזי.

מפת רעידות האדמה בעולם בזמן אמת.

 

איפה לומדים בארץ על רעידות אדמה?

תוכנית הלימודים לתואר ראשון ולתארים מתקדמים בבית הספר לסביבה ולמדעי כדור הארץ באוניברסיטת תל אביב כוללות הכשרה מעמיקה בגאופיזיקה בכלל ובתחום רעידות האדמה בפרט. מידע מפורט על תוכניות הלימודים ניתן לראות באתר בית הספר.