מטקטוניקת הלוחות לרעידות אדמה בארץ

מטקטוניקת הלוחות לרעידות אדמה בארץ - ד"ר עמוס סלמון

מה זו רעידת אדמה ?

רעידות אדמה הן אחד הביטויים המרשימים ביותר לתהליכים המתרחשים על פני כדור הארץ. רעידות חזקות עוררו תשומת לב רבה כבר בימי קדם, בעיקר מנקודת מבט דתית או מאגית, השונה מהגישה המדעית המקובלת עלינו כיום. במקרא מוצאים תיאורים שכיום ניתן לפרש אותם כתופעות טבע שמלוות רעידת אדמה. אחד מהם למשל מופיע בזכריה י"ד, ד': "ועמדו רגליו ביום ההוא על הר הזיתים אשר על פני ירושלים מקדם ונבקע הר הזיתים מחציו מזרחה וימה גיא גדולה מאד ומש חצי ההר צפונה וחציו נגבה. ...ונסתם כאשר נסתם מפני הרעש בימי עזיה מלך יהודה". כאן רעידת האדמה מכונה רעש ועוצמתה הייתה כה חזקה עד ששימשה כמשל לכוחו ונחת זרועו של אלוהים. בתקופות מאוחרות יותר מופיעות תעודות היסטוריות הקושרות מגוון תופעות ונזקים עם רעידות אדמה ועל פיהן אפשר לבנות את קטלוג הרעידות החזקות שפקדו את אזורנו, אף שמידת הוודאות לגביהן אינה מוחלטת. כיום ניתן באמצעות מכשירי רישום מודרניים (סייסמוגרפים) לתאר ולתעד את התופעה, לשחזר את המנגנון שלה ולהבין את התהליכים שהיא משקפת. רעידת אדמה היא סידרת זעזועים הנגרמת כתוצאה משבירה של סלעים בקרום הקשה של כדור הארץ והעתקתם זה לצד זה. הזעזועים מתפשטים ממוקד הרעידה לכל עבר ומכונים גלים סיסמיים. כגודל ההעתקה במוקד כך עוצמת הגלים והמרחק אליו יתפשטו עד שידעכו וייעלמו. מרבית הרעידות חלשות, הן מתרחשות בתת הקרקע והגלים הסיסמיים שלהן חלשים מכדי שניתן יהיה לחוש בהם שלא באמצעות מכשור רגיש במיוחד. אך לעיתים השבירה מתרחשת בעוצמה רבה, עד כדי קריעת פני השטח, ואז הזעזועים הסיסמיים הרסניים במיוחד.

טקטוניקת הלוחות

כאשר בוחנים את התפוצה של כל מוקדי הרעידות על פני כדור הארץ מתברר כי קיים 'סדר עולמי' בהופעתם כאשר הם יוצרים תמונת פאזל של לוחות ענק. יתרה מזו, כאשר מצרפים למפת הרעידות את תפוצת הרי הגעש הפעילים ואת המבנים הטופוגרפיים הבולטים על פני הכדור, מעל לפני הים וגם מתחת להם, מתלכדים מרביתם לאותו הפאזל. אנו מסבירים תמונה זו בעזרת מודל המתאר לוחות קשיחים המרכיבים את קרום כדור הארץ ונעים באיטיות ובהתמדה האחד ביחס לשני. חלקם מתרחקים זה מזה, חלקם מתנגשים זה בזה וחלקם מחליקים זה לצד זה. מודל זה מכונה 'טקטוניקת הלוחות'. כתוצאה מהתנועה היחסית שבין הלוחות הטקטונים הם מתחככים זה בזה והשוליים שלהם מתעוותים. בתהליך זה נשברים אזורי המגע שבין הלוחות ומועתקים בעצמה רבה. כך גם נוצרים באזורי המפגש מבנים טופוגרפיים והרי געש מרשימים. רעידות האדמה משקפות את מסגרת תנועת הלוחות גם באזורנו, ולכן יש בידנו כלי להעריך היכן בעתיד צפויות רעידות אדמה חזקות אצלנו ואף להיערך לכך בהתאם.

בין אפריקה-ערב-הודו לאירו-אסיה

במסגרת העולמית, ישראל ממוקמת לאורך גבול בין שני לוחות ובקרבה לאזורים בהם מתרחשת פעילות טקטונית רבה. במסגרת זו הלוחות של אפריקה, ערב והודו נעים צפונה ומתנגשים עם הלוח של אירופה ואסיה (לוח אירו-אסיה). לאורך חזית המפגש שביניהם נוצרה שרשרת הרים מהאלפים שבאירופה עד להימליה שבצפון הודו. הלוח האפריקאי נבקע לאורך קו שכיוונו הכללי מצפון לדרום. קו זה המכונה השבר הסורי אפריקאי, נמשך מדרום תורכיה דרך סוריה, לבנון, בקעת הירדן, הערבה, מפרץ אילת וים סוף, דרומה לאורכה של מזרח אפריקה עד למוזמביק. כתוצאה מהביקוע של לוח אפריקה, ניתקה הפינה הצפון מזרחית שלו, התרחקה ממנו והפכה ללוח עצמאי - לוח ערב (כולל בעיקר את סעודיה, ירדן, סוריה ועירק). בתוך כך נוצרה בין אפריקה לערב יחידה טקטונית נוספת אשר טרם התנתקה לחלוטין מאפריקה. יחידה זו כוללת את חצי האי סיני ואת האגן המזרחי של הים התיכון יחד עם ישראל, לבנון ומערב סוריה, והיא מכונה 'תת הלוח סיני'. ישראל ממוקמת כאמור, על גבי תת הלוח סיני, מדרום לאזור ההתנגשות שיוצר את הקימוט האלפיני. המעוות הטקטוני בתת הלוח סיני נמוך יותר בהשוואה למערכת האלפינית וזה משתקף למזלנו, גם בתדירות ובעוצמת רעידות האדמה החזקות.

תת הלוח סיני

המבנה הגיאולוגי הבולט באזור הוא הגבול המזרחי של תת הלוח סיני, שם מתרחשת החלקה אופקית שמאלית בין תת הלוח סיני ללוח הערבי. מנקודת מבט הנמצאת על גבי לוח סיני, נע הלוח הערבי שמאלה (צפונה), ומנקודת מבט הנמצאת על לוח ערב, סיני מחליק אף הוא שמאלה (דרומה). גבול זה נקרא בשפה המקצועית 'טרנספורם ים המלח' (The Dead Sea Transform) והוא למעשה חלקו הצפוני של השבר הסורי אפריקאי. הטרנספורם נמשך מהמפגש המשולש של ים סוף, מפרץ סואץ ומפרץ אילת ליד שארם א-שייך, צפונה לאורך מפרץ אילת, הערבה, ים המלח ועמקי הירדן, הכנרת והחולה. חשוב לציין כי במקביל לתנועת ההחלקה היחסית שבין ערב וסיני, יש ביניהם גם רכיב קל של התרחקות שבעקבותיו נוצר הבקע (Rift) שמלווה את הטרנספורם משארם א-שייך ועד לחולה. צפונה יותר, לאורך רכסי הלבנון ומול הלבנון, משתנה כיוון הטרנספורם לצפון מזרח ונוצרת התנגשות מקומית בין שני הלוחות. כפי שיתברר בהמשך, הטרנספורם הוא הגורם הטקטוני העיקרי לרעידות אדמה באזורנו. הגבול הצפוני בין תת הלוח סיני והלוח האירואסיאתי הוא גבול של התנגשות שצורתו קשת ובמרכזה האי קפריסין, והוא מכונה 'הקשת הקפריסאית' (The Cypriot Arc). בדרום מערב, תת הלוח סיני מתרחק מאפריקה, כאשר לאורך הקרע שביניהם נוצר מפרץ סואץ. זהו גבול של התרחקות והוא מכונה 'בקע הסואץ' (The Suez Rift). בקע זה אינו מפותח כמו בקע ים סוף שמפריד בין ערב לאפריקה. לסיכום, אף שסיני הוא תת לוח קטן, ניתן לזהות לאורך גבולותיו את כל סגנונות התנועה היחסית שבין הלוחות הטקטוניים, גם אם אינם מופיעים תמיד בצורתם האופיינית.

רעידות אדמה בישראל וסביבותיה

תפוצות רעידות אדמה באזור תת-הלוח סיני במאה השנים האחרונות מופיעות רעידות אדמה ממגניטודה 4 ומעלה. רובן ובפרט החזקות שבהן מתרחשות לאורך הגבולות הטקטוניים של תת-הלוח סיני. השאר מפוזרות בתוך הלוחות. רעידות שדרגתן 6 ומעלה מסומנות בצבע אדום, תוך ציון החודש והשנה בה אירעו.

מבט על התפוצה של קבוצת רעידות האדמה החזקות ממגניטודה 4 שאירעו בישראל וסביבותיה במאה השנים האחרונות מלמד שרובן התרחשו לאורך הגבולות הטקטוניים של תת הלוח סיני. קבוצה זו משקפת את חלק הארי של האנרגיה שהשתחררה בתהליך הטקטוני. מאידך, מאחר וזמן המחזור בין רעידות עוקבות על אותו העתק יכול להגיע לאלפי שנים ויותר, הרי שחלון הזמן שמייצגת המפה באיור מאפשר הצצה חלקית בלבד על התהליך. אולם נראה שהמגמה המסתמנת מפיזור הרעידות בחלון הזמן המצומצם שבידנו, אכן משתלבת עם התהליכים הטקטוניים העכשוויים שמתרחשים לאורך גבולות תת הלוח, כפי שאנו מכירים אותם ממחקרים גיאולוגים אחרים.

א. טרנספורם ים המלח

מפרץ אילת (עקבה) היה הקטע הפעיל ביותר לאורך הטרנספורם במאה שעברה, כאשר הבולטת ביותר היא הרעידה מנובמבר 1995 שהמגניטודה שלה הייתה 7.1ולוותה באלפי רעידות משנה חלשות יותר. לאחריו נכרת הפעילות בים המלח ששיאה ברעידה החזקה ביולי 1927, שהייתה דרגה 6.2, אך גרמה להרבה יותר נפגעים ונזקים משום קרבתה למקומות ישוב. פעילות פחותה בהרבה נרשמה בכנרת, בחולה, ובבקעות שבמזרח השומרון. נראה אם כן שהפעילות הסיסמית התרכזה בשקעים העמוקים שלאורך הטרנספורם.

מאידך מעניין לראות שמצפון לכרמל, כולל בלבנון ובסוריה, הפעילות הסיסמית מפוזרת יותר ולאו דווקא צמודה לגבול שבין שני הלוחות. גם באזור זה נרשמה רעידה חזקה בספטמבר 1918, ליד לטקיה שבסוריה, אך לגביה המידע שבידנו מועט.

סביב העתק הכרמל נרשמה פעילות סיסמית ערה. אמנם עדיין לא ידוע על רעידה חזקה שהתרחשה עליו, אולם משיקולים גיאולוגים לא ניתן לשלול את האפשרות כי זו עלולה להתרחש עליו בעתיד.

== ב. הקשת הקפריסאית ==

מתברר שהגבול הפעיל ביותר של תת הלוח סיני הוא דווקא הקשת הקפריסאית, אף שטרנספורם ים המלח מהווה גורם סיכון משמעותי יותר בישראל כתוצאה מסמיכותו לריכוזי ההתיישבות.

עקר הפעילות מתרחש לאור חופיו הדרומיים של האי קפריסין , ובהקשר זה ניתן לציין את הרעידה מאוקטובר 1996 שהורגשה היטב גם בישראל. הפעילות בקשת הקפריסאית נמשכת מצד אחד לכיוון צפון מזרח ומצד שני לכיוון צפון מערב, אם כי עוצמתה בשולי הקשת נמוכה יותר. מעניין לראות שהפעילות הסיסמית בים שמצפון לקפריסין חלשה מאוד.

ג. מפרץ סואץ

כאשר בוחנים את הפעילות לאורך מפרץ סואץ, הוא נראה לכאורה השקט מבין הגבולות. ואולם יש לשים לב למתרחש בקצותיו. בקצה הדרומי שלו ארעה במרץ 1969 ככל הנראה הרעידה החזקה ביותר במאה האחרונה בגבולות תת הלוח סיני. בשוליים הצפון מערביים שלו ארעה הרעידה של קהיר, באוקטובר 1992, ואף שהגיעה לדרגה 5.9 בלבד, הייתה לקטלנית ביותר במאה האחרונה כאן. רעידה זו חשובה במיוחד גם משום שהמוקד שלה אינו על תוואי ברור של גבול טקטוני. האם זה מעיד על כיוון ההתפתחות העתידי של מפרץ סואץ, ובהתאם גם על המשך תהליך ההתנתקות של תת הלוח סיני מאפריקה לקראת היותו לוח עצמאי קטן ?

ד. תופעות יוצאות דופן

מטבעה של תופעת רעידת האדמה שהיא מגוונת ומורכבת. פעמים רבות היא מתרחשת בעיתוי מפתיע ובמקומות בלתי צפויים, ועל העתקים נסתרים בתת הקרקע שלא הוכרו קודם לכן. מרבית הרעידות מרוכזות לאורך הגבולות הטקטוניים בין הלוחות, אך בה במידה אי אפשר להתעלם מאלה שמפוזרות בתוך הלוחות. זוהי עדות ללחצים רבי עוצמה הקיימים גם בתוך הלוחות הטקטונים וגורמים שם מעת לעת להעתקת סלעים. זהו היבט מסובך של התופעה וקשה יותר להכללה. כך למשל אפשר לציין את הרעידות בתוך חצי האי סיני, בדרום מזרח הים התיכון, ובמדבר הערבי. אין זה מן הנמנע שגם בעתיד רעידות שכאלה 'יפתיעו' אותנו. מצפון לדלתא של הנילוס מרוכזת פעילות משמעותית שהתבטאה ברעידה מספטמבר 1955. יתכן שזהו הד רחוק להתנגשות של אפריקה באירופה, ואולי המשקל העצום של המשקעים שהצטברו בדלתא של הנילוס גורם לשבירת קרום כדור הארץ שמתחתיה ?

הרעידה הבאה אצלנו

למרות ההתקדמות המדעית, נותר נושא חיזוי רעידות אדמה כאחד היותר סבוכים במחקר הסיסמולוגי. אף שברור כי רעידות אדמה חוזרות ונשנות על אותו ההעתק, הרי שהמחזוריות אינה מסודרת בזמן ולא ניתן להסתמך עליה לשם חיזוי. יחד עם זאת, ניתן להתמודד עם קושי זה כאשר מתייחסים בנפרד ל: (א) מיקום, (ב) עוצמה ו- (ג) זמן הרעידה הבאה. הקשר שבין תהליך טקטוניקת הלוחות לתפוצת רעידות האדמה מאפשר לנו להציע פתרונות, ולו גם חלקיים, לגבי נעלם הרעידה הבאה.

א. מיקום

כפי שראינו, מרבית רעידות האדמה באזורנו התרחשו לאורך גבולות תת הלוח סיני, ויש להניח שכך יקרה גם בעתיד. מבין שלושת הגבולות, טרנספורם ים המלח הוא הגורם המשמעותי יותר משום קרבתו לריכוזי האוכלוסייה בישראל. עם זאת, לא ניתן להצביע בודאות מספקת על איזה מההעתקים שמרכיבים את מערכת הטרנספורם תתרחש הרעידה הבאה.

ב. עוצמה

הניסיון שהצטבר בעולם מראה שככל שההעתק ארוך יותר, כך הרעידות שעליו תהינה חזקות יותר. בספרות המקצועית מופיע ניסוח כמותי לקשר זה וניתן בעזרתו להעריך את המגניטודה של הרעידה המכסימלית הצפויה על המערכת של טרנספורם ים המלח. ועוד, מאחר והתופעה חוזרת על עצמה ניתן לשער כי הרעידה המכסימלית בעתיד לא תפחת בעוצמתה מהרעידות שכבר קרו בעבר. מכאן חשיבותו של קטלוג הרעידות ההיסטוריות החזקות שאירעו בסביבתנו. כך או כך, נראה שהרעידה המכסימלית הצפויה על טרנספורם ים המלח עלולה להגיע לדרגה 7.5 (בסולם ריכטר).

ג. זמן

מאמץ רב מושקע לאיתור מבשרים לרעידות חזקות. כך למשל, מבחינים שלעיתים רעש חלש מקדים רעידה חזקה, ואולם רק בדיעבד ניתן היה ללמוד על כך. בספרות מוכרים גם תיאורים של תופעות טבע והתנהגות מוזרה של בעלי חיים טרם רעידה חזקה. לעת עתה אין ביכולתנו להסביר תופעות אלה, ולכן גם לא ניתן להיעזר בהן בעת הצורך. ברור שרעידות אדמה חוזרות על עצמן, אך טיב המחזוריות אינו פשוט. לעיתים חולפות בין רעידה חזקה לזו שאחריה שנים בודדות, אבל אפשר גם שיחלפו מאות שנים. בהעדר חלופות נעזרים בשיטות סטטיסטיות כדי להגדיר את הסיכוי שבטווח זמן עתידי נתון תתרחש רעידה חזקה. כך לפחות ניתן לנסח תקני בנייה לעמידות מבנים ברעידות חזקות, כדוגמת התקן הישראלי מס' 413, ולבנות כראוי מבלי לדעת מתי תתרחש הרעידה הבאה.

סיכוני רעידות אדמה

התופעה הבולטת ביותר ברעידת אדמה היא התנודות המחזוריות הפוקדות את האזור שבו היא מתרחשת. ככל שהרעידה חזקה יותר וככל שהמוקד קרוב יותר, כך תגבר עוצמתן של התנודות הסיסמיות. במקביל לתנודות וכתוצאה מהן מתרחשות בתשתית הגיאולוגית תופעות נוספות שיש לנו עניין מיוחד בהן, באשר הן מסכנות מבנים שאינם בנויים כראוי. התופעות החשובות שאנו מזהים כגורמי סיכון בעת רעידה חזקה מתוארות בטבלה שלהלן. חקירת גורמי הסיכון הללו וחיזוי התנהגות הקרקע והתשתית בעת רעידת אדמה מאפשרים לשפר את התכנון ההנדסי והבנייה ולמזער בכך את הנזקים הצפויים בעת רעידת אדמה. מובן שחומרת הנזק הינה יחסית לעוצמת התופעה ולאיכות הבניה.

גורמי סיכון בעת רעידת אדמה חזקה

התופעה תיאור התופעה נזק אפשרי העתקה סידוק וקריעה של פני השטח לאורך ההעתק מבנים שעל קו ההעתק יגזרו ועלולים להתמוטט גלים סיסמיים תנודות מחזוריות של הקרקע מבנים שאינם בנויים לעמוד בזעזועים יינזקו הגברה של הזעזועים הסיסמיים הזעזועים גוברים במקומות שהתשתית רכה או על הרים גבוהים ככל שהזעזועים חזקים יותר כך יגבר הנזק גלישה כשל והתמוטטות של מדרגות בלתי יציבות, בעיקר אלה הבנויות סלע רך ודרדרת בגלישות גדולות צפוי הרס מוחלט של כל המבנים הגולשים או אלה המצויים למרגלות הגלישה התנזלות קרקע חולית ספוגה במי תהום מאבדת את חוזקה ומתנהגת כנוזל נטייה ושקיעה של מבנים לתוך הקרקע נחשמול מים (צונאמי) נחשול מים עז (בים או באגם) גורם להצפה של חוף הים ו/או לנסיגתו הצפה ושטיפה של אזור החוף

כדאי לציין שמלבד התופעות הללו, מוכרות תופעות טבע נוספות כמו למשל פריצת מעיינות שיבשו, שינויים במפלסי מים בבארות, העפת גושי סלע מצוקים, התרוממות ענני אבק ואף רעש חזק.

רעידות משנה

מיד לאחר הרעידה העיקרית מופיעה סדרה של מאות ואלפי רעידות משנה (Aftershocks) כאשר עם הזמן מספרן ועצמתן ילך ויפחת. בדרך כלל מצפים שהבולטת ברעידות המשנה תגיע לדרגה אחת פחות מהרעידה העיקרית. למשל, לרעידה במגניטודה 6 צפויה להתלוות רעידת משנה בדרגה 5. רעידה כזו עלולה למוטט מבנים שניזוקו קודם לכן ברעידה העיקרית, אבל גם אותה לא ניתן לחזות במדויק.

סיכום ומסקנה אחת

כעת ברור לנו בוודאות סבירה היכן בסביבתנו צפויות הרעידות הבאות ולאיזו דרגה מירבית הן עלולות להגיע. יתרה מזו, בידנו האפשרות, ולו גם באופן חלקי, לברר מהן התופעות שיתלוו לרעידה ואשר עלולות לסכן מבנים. הניסיון בעולם מראה כי בארצות שבהן הבניה ראויה ומותאמת לסיכונים, יתכנו נזקים מועטים בנפש וברכוש גם ברעידה חזקה, ואילו כאשר הבניה רעועה יתכנו אבדות רבות גם ברעידה בינונית. כך למשל ברעידה שארעה ליד סן-פרנציסקו בשנת 1989 בדרגה 7.1, נהרגו 62 אנשים, ואילו ברעידה חלשה יותר בדרגה 5.8 שארעה ליד קהיר בשנת 1992, נספו למעלה מ – 550 איש.

מכאן, למרות שהרעידה הבאה תגיע בהפתעה, הדרך להתגונן בפניה ברורה: לבנות כראוי ובהתאם לסיכונים הסיסמיים החזויים.