כיצד נוצרות רעידות אדמה, כיצד נמדדות וממה שטקטוניקת הלוחות מסבירה

רעידות אדמה הן חלק שגרתי מהאופן בו הקרום החיצוני של כדור הארץ מתנהג, ולא חריגה אקראית או בלתי צפויה. לדברי הסקר הגיאולוגי של ארצות הברית (USGS), קרום כדור הארץ מחולק לחתיכות גדולות הנקראות לוחות טקטוניים, המתנועעים בעדינות, מחליקות זו על פני זו וה מתנגשות זו בזו. רוב הרעידות מתרחשות לאורך סדקים - קווי שברים בסלע - הממוקמים בקצוות הגבולות בין לוחות אלה או בקרבתם.

מה קורה בפועל תחת הקרקע

הסקר הגיאולוגי של ארצות הברית מתאר את התהליך כמנגנון בעל שלוש שלבים המכונה ריבונד אלסטי. ראשית, כאשר לוחות טקטוניים נעים, הקצוות החוספים וההתפלגויים של סדק נתקלים זה בזה גם כאשר שאר הלוח ממשיך לנוע, כך שלחץ ואנרגיה מצטברים בסלע הסביבתי. שנית, כאשר הכוח המצטבר סוף סוף עולה על החיכוך החוזק את קצוות הסדק יחד, הסלע מחליק פתאום. שלישית, האנרגיה המאוחסנת משוחררת החוצה כגלים סיסמיים, החוררים את הקרקע - רעידת האדמה שאנשים מרגישים.

פעילות סיסמית לעתים קרובות מגיעה בסדרות. הסקר הגיאולוגי של ארצות הברית שם לב שהרעיעות הקטנות יותר הנקראות רעידות קדם יכולות להקדים רעידה ראשית גדולה יותר, אם כי הן מוגדרות כרעידות קדם רק בדיעבד, וכי הרעידות האחריות - רעידות קטנות יותר העוקבות לרעידה הראשית - יכולות להמשיך במשך שבועות, חודשים או אפילו שנים. למרות הבנה זו של המכניקה, הסקר הגיאולוגי של ארצות הברית מציין בבירור כי מדענים אינם יכולים לחזות מתי תחזה רעידת אדמה, אפילו בשטחים שבהם הם יודעים שרעידות אדמה סביר.

שלוש סוגי גבולות לוח, שלוש סוגי רעידות

לוחות טקטוניים מקיימים יחסים בשלוש דרכים ברורות, וכל אחת מייצרת דפוס רעידה שונה, לפי NOAA Ocean Exploration והסקר הגיאולוגי של ארצות הברית. בגבולות תזוזה, לוחות מתרחקים וַלַּווַה עולה כדי ליצור קרום אוקיינוסי חדש; רעידות אדמה נפוצות שם, כשרכס האמצע אטלנטי משמש דוגמה. בגבולות התכנסות, לוחות מתנגשים - כאשר אחד לעתים קרובות משתקע מתחת לשני - וייצרו רעידות אדמה חזקות יחד עם שרשרות הרים, תעלות ים עמוקות וטבעות הר געש, דפוס גלוי סביב טבעת האש של האוקיינוס השקט. בגבולות טרנספורמציה, לוחות גורדים זה על פני זה בצד ללא יצירה או הרסת קרום, וייצרו רעידות אדמה דרך חיכוך; הסדק סן אנדריאס של קליפורניה הוא הדוגמה הסטנדרטית.

כיצד סיסמולוגים מתעדים ומודדים רעידת אדמה

רעידות אדמה מזוהות דרך רשת סיסמוגרפית גלובלית, שבה כל תחנה מודדת את תנועת הקרקע באתר שלה שלה, כפי שמסביר הסקר הגיאולוגי של ארצות הברית. הכלי הליבה הוא סיסמומטר - בדרך כלל מטוטלת או מסה המורכבת על קפיץ - הנמצאת בתוך סיסמוגרף המתעד את הרעידות כאשר הסלע מחליק והאנרגיה משדרת החוצה בגלים מהמרכז הסיסמי.

סיסמולוגים מבחינים בין שני מדידות נפרדות. גודל מתאר את גודלה של רעידת אדמה במקורה והוא אותו מספר לא משנה מאיפה הוא נמדד. עוצמה, הנמדדת בסולם עוצמת מרקלי המתוקן, מתארת את הרעידה וההנזק המורגש במקום מסוים, אשר משתנה בהתאם למרחק מהמקור ותנאי הקרקע המקומיים.

סולם ריכטר מול גודל מומנט

סולם הגודל שרוב האנשים שמעו עליו - סולם ריכטר - פותח על ידי צ'ארלס ריכטר בשנות השלושים כדי למדוד רעידות אדמה בדרום קליפורניה תוך שימוש בתחנות סיסמוגרפיות קרובות; הוא נודע כטכנית כ-ML, עבור 'גודל מקומי', לפי הסקר הגיאולוגי של ארצות הברית. הוא מודד את הנדנדה הגדולה ביותר, או משרעת, שנרשמה על מכשיר ספציפי הנקרא סיסמוגרף וד-אנדרסון.

כאשר רשתות סיסמוגרפיות התרחבו בעולם, חוקרים גילו שהשיטה של ריכטר הייתה תקפה רק לטווח תדרים ומרחקים מסוימים, וכי היא לא יכלה להירשם כראוי בגלים בתדר הנמוך ביותר המיוצרים על ידי הרעידות הגדולות ביותר - מגבלה המכונה רוויה. סיסמולוגים הציגו מאוחר יותר את סולם גודל המומנט (Mw), שהסקר הגיאולוגי של ארצות הברית אומר שהוא מבוסס על הכמות הפיזיקלית של 'מומנט' - כמות ההחלקה על הסדק כפול שטח משטח הסדק שהחליק - מה שהופך אותו לתקף על פני כל טווח גדלי הרעידות. הסקר הגיאולוגי של ארצות הברית מדווח כיום על גדלי רעידות אדמה תוך שימוש בגודל מומנט.

עד כמה שכיחות רעידות אדמה?

רעידות אדמה הן בהרבה יותר תדירות ממה שרוב האנשים מבינים. מרכז המידע הסיסמי הלאומי של הסקר הגיאולוגי של ארצות הברית מאתר בערך 12,000 עד 14,000 רעידות אדמה בכל שנה. IRIS (מוסדות המחקר המשולבים לסיסמולוגיה) מציין כי מספר רעידות האדמה שהתגלו גדל לאורך זמן בעיקר משום שרשתות סיסמומטר הפכו לרגישות יותר, ולא משום שרעידות אדמה עצמן הפכו לתדירות יותר.

מכיוון שסולם גודל המומנט הוא לוגריתמי, IRIS מציין כי על כל שלב שלם במעלה בגודל, המספר השנתי של רעידות אדמה שנרשמו ברחבי העולם ירד בערך בגורם של עשר, בעוד האנרגיה השחרורה גדלה בערך בגורם של שלוש עשרה.

למה זה משנה

ההבנה כי רעידות אדמה הן תוצאה צפויה של תנועת לוחות מתמשכת - ולא אירועים מבודדים והסברים - היא הבסיס למפות סיכון, קודי בנייה ומערכות אזהרה מוקדמת המשמשות ברחבי העולם. מסגרת הגבול בין לוחות מהסקר הגיאולוגי של ארצות הברית וה-NOAA גם מסבירה מדוע אזורים מסוימים, כגון טבעת האש של האוקיינוס השקט או אזור הסדק סן אנדריאס, חווים רעידות אדמה חוזרות על פני זמן גיאולוגי, גם אם לא ניתן לחזות אירוע יחיד מראש.