רעידת אדמה

מתוך אנציקלופדיה, המכון למדעי כדור הארץ, האוניברסיטה העברית

קפיצה אל: ניווט, חיפוש

רעידות אדמה מהוות אחד משלבי המחזור הסייסמי, במהלכן משתחררת אנרגיה באופן פתאומי בתהליך שבירה ותנועה מיידית של הליתוספירה בתחום המעוות הפריך, בעקבות הצטברות לחץ שנוצרת באזורים פעילים טקטונית. מרבית הרעידות מרוכזות באזורי מפגש בין לוחות טקטוניים. אופי הגבול בין הלוחות משפיע באופן ישיר על אופי הרעידות, שתלויות במעוות הנוצר בעקבות תנועת הלוחות[1][2].

מפת העולם ועליה מסומנים גבולות הלוחות הטקטוניים בקווים צהובים ומוקדי רעידות האדמה ברחבי העולם

Credit: US Geological Survey, Department of the Interior


רעידות אדמה מרעידות את הקרקע בכל הכיוונים, אך עוצמת הרעידה תלויה במרחק מן המוקד, עומקו והמגניטודה של הרעידה. רעידות אדמה גורמות להרס של מבנים וחורבן של תשתיות. באזורים הרריים יכולות להיגרם מפולות וגלישות בוץ, בעוד שבמקווי מים יכולים להיווצר גלים גבוהים, ולעתים גלי צונאמי, המכים בחוף וזורעים הרס רב נוסף. נפגעים רבים של רעידות אדמה המתרחשות בסמוך לחוף נפגעים בעקבות הנזק הרב שנגרם במהלך הצונאמי, ולא באופן ישיר מן הרעידה, כפי שאירע בתאילנד בעקבות רעידת האדמה באינדונזיה בשנת 2004, וביפן בעקבות רעידת האדמה בשנת 2011.

רעידות אדמה בדרך כלל מלוות ברעד מקדים (Foreshock) ובאחזרזועים (Aftershock). רעידות אלו בדרך כלל קטנות מהרעידה העיקרית. המוקד (Hypocenter) הוא המקום בו מתרחש השחרור הראשוני של האנרגיה, וממנו מתפשטת האנרגיה באופן כדורי לכל הכיוונים. היטל המוקד על פני השטח, הוא המקום הראשון על פני השטח אליו מגיע אנרגית הרעידה, מכונה בשם אפיסנטר (Epicenter), וממנו מתפשטת הרעידה על פני השטח באופן מעגלי. תנועת האנרגיה מרעידת האדמה מתרחשת באמצעות גלים סייסמיים, אותם ניתן למדוד באמצעות סייסמומטר כדי להעריך את מגניטודת הרעידה ומיקום המוקד שלה. מדידות של הגלים הסייסמים במספר תחנות ברחבי העולם מאפשרות לשחזר את מיקום הרעידה, המגניטודה שלה ומשכה באופן מדויק למדי.

תרשים סכמטי הממחיש את הקשר בין מישור ההעתק, המוקד והאפיסנטר

Credit: US Geological Survey, Department of the Interior

תוכן עניינים

מדידות עוצמה, מגניטודה והיסטוריה

המונחים עוצמה ומגניטודה מתייחסים להיקפן של רעידות אדמה וחומרתן. המגניטודה מבטאת את מידת האנרגיה המשתחררת ברעידת האדמה, כפי שנמדדה באופן עקיף באמצעות סייסמוגרפים ברחבי העולם. עוצמה מבטאת הההשפעה המקומית והנזק שיוצרת רעידת האדמה על פני השטח לבני אדם, בעלי חיים, מבנים ומבנים טבעיים כמו הרים, מקווי מים ותצורות נוף. מאחר והעוצמה היא ביטוי מקומי להיקף הנזק שגרמה הרעידה, ניתן לתאר כל רעידת אדמה באמצעות מגניטודה אחת ומספר עוצמות, המשתנות בהתאם למאפייני הרעידה.

באופן טבעי, מרבית ההרס שנגרם על ידי רעידת אדמה מתרחש בסמוך לאפיסנטר, ולכן מתאפשר לזהות את מיקום האפיסנטר של הרעידה באמצעות תחקור אנשים ובחינת ההרס שנגרם ברעידה במקומות שונים. בין הראשונים לתעד תופעה זו באופן מדעי היה רוברט מאלט (Robert Mallet), מהנדס ומדען אירי בן המאה ה19, שחקר וכתב אודות תחום רעידות האדמה, ונחשב לאבי הסייסמולוגיה המודרנית. מאלט נסע לאיטליה כדי לבחון את ההרס שיצרה רעידת האדמה הגדולה בנאפולי בשנת 1857, אודותיה פרסם דו"ח מקיף וכן פרסום נוסף בו דן בעקרונות הראשונים של תצפיות סייסמולוגיות. יחד עם זאת, עם התפתחות הידע בתחום והתקדמות המדע, עלה הצורך לכמת את רעידות האדמה באופן מדויק יותר, כדי לאפשר דיון מעמיק בתופעה ובהשלכותיה. לשם כך, הוגדרו לאורך השנים סקלות סייסמיות  שונות למדידה והערכת העצמה של רעידות אדמה. בין הסקלות הראשונות שהוגדרו, הייתה הסקלה שהגדיר הוולקנולוג האיטלקי ג'וזפה מרקלי (Giusseppe Mercalli). מרקלי הגדיר את הסקלה באמצעות שימוש בהרס שיצרה רעידת אדמה כדי להעריך את העוצמה שלה. הנזק שנגרם בפני השטח למבנים ומתקנים, אנשים ובעלי חיים, שוקלל לסקלה שנעה בין 1, עבור רעידה שהורגשה קלות, ל-10, עבור רעידה חמורה שיצרה הרס מוחלט. בתקופה מאוחרת יותר הורחב סולם מרקלי ל-12 עוצמות רעידה, עובד ופורסם מחדש על ידי חוקרים שונים. סקלות אלו היו בייסודן תיאוריות, מאחר והן עשו שימוש בעדויות שנותרו לעוצמת הרעידה, והתבססו בעיקר על תחושות עדים שחוו את הרעידה ועדויות שנותרו להיקף הנזק שזרעה. סולמות עוצמה לא מאפשרים להעריך את עוצמתן של רעידות אדמה נידחות, שהתרחשו במקומות בהם לא תועד נזק על ידי בני אדם. ביפן מונהגת עוד בימינו סקלת עוצמה מקומית, סקלת הסוכנות המטאורולגית היפנית (JMA), המתארת את מידת השקשוק של הקרקע כביטוי למידת הנזק הצפוי מן הרעידה[4].

עם התפתחותן של יכולות מדידה ומכשירים מדויקים, עלה צורך בכימות מספרי ובלתי תלוי של תופעת רעידות האדמה באופן מדעי ומדויק יותר. הסקלה המוכרת הראשונה שנקבעה למטרה זו היא סקלת המומנט של ריכטר. סקלה זו פותחה בשנות ה-30 של המאה העשרים על ידי צ'רלס ריכטר (Charles Richter). זוהי סקלה לוגריתמית על בסיס 10, המגדירה את מגניטודת הרעידה באמצעות נוסחה מתמתית שעושה שימוש בלוגריתם אמפליטודת הרעידה, כפי שנמדדה באמצעות סייסמוגרף, תוך תיקון בהתאם למרחק המדידה ממוקד הרעידה. עלייה של פי 10 באמפליטודת הרעידה שנמדדה מגדירה עלייה של דרגה אחת בסולם ריכטר, ומשקפת עלייה של פי 31 בעוצמת האנרגיה שהשתחררה ברעידה. סקלת ריכטר[5] תוכננה לשימוש מקומי במחקר שנערך בקליפורניה, ולא הותאמה למדידה של רעידות שהתרחשו במרחק רב מ-600 ק"מ מאתר המדידה. בעיה נוספת בשימוש בסולם ריכטר היא העובדה שהוא מתקשה להעריך את המגניטודה של רעידות חזקות מ-7, מאחר והוא מגיע לרוויה בקרבת ערך זה[6]. בשל מגבלותיה, הוחלפה סקלת ריכטר בשנות ה-70 של המאה העשרים בסקלת המגניטודה לפי מומנט. כדי להעריך את מגניטודת הרעידה באמצעות סקלה זו מחושב המומנט הסייסמי של הרעידה באמצעות הקשיחות (rigidity) של הסלע והיקף ההחלקה סייסמית לאורך ההעתק. המגניטודה לפי סקלת מגניטודה לפי מומנט מתייחסת לכימות מספרי ובלתי תלוי של היקף האנרגיה המשתחררת במהלך אירוע הקריעה של רעידת האדמה, ולכן ניתן לעשות שימוש בסקלה זו לתאר כל רעידת אדמה באמצעות מספר יחיד.

הרעידות המתועדות הגדולות ביותר מאז 1900[7]

מספר רעידה
מיקום
תאריך UTC
מגניטודה
קו רוחב
קו אורך
הפניה
1 Chile 1960 05 22 9.5 38.29- 73.05- Kanamori, 1977
2 Prince William Sound, Alaska 1964 03 28 9.2 61.02 147.65- Kanamori, 1977
3 Off the West Coast of Northern Sumatra 2004 12 26 9.1 3.30 95.78 Park et al., 2005
4 Near the East Coast of Honshu, Japan 2011 03 11 9.0 38.322 142.369 PDE
5 Kamchatka 1952 11 04 9.0 52.76 160.06 Kanamori, 1977
6 Offshore Maule, Chile 2010 02 27 8.8 35.846- 72.719- PDE
7 Off the Coast of Ecuador 1906 01 31 8.8 1.0 81.5- Kanamori, 1977
8 Rat Islands, Alaska 1965 02 04 8.7 51.21 178.5- Kanamori, 1977
9 Northern Sumatra, Indonesia 2005 03 28 8.6 2.08 94.01 PDE
10 Assam - Tibet 1950 08 15 8.6 28.5 96.5 Kanamori, 1977
11 Off the west coast of northern Sumatra 2012 04 11 8.6 2.311 93.063 PDE
12 Andreanof Islands, Alaska 1957 03 09 8.6 51.56 175.39- Johnson et al., 1994
13 Southern Sumatra, Indonesia 2007 09 12 8.5 4.438- 101.367 PDE
14 Banda Sea, Indonesia 1938 02 01 8.5 -5.05 131.62 Okal and Reymond, 2003
15 Kamchatka 1923 02 03 8.5 54.0 161.0 Kanamori, 1988
16 Chile-Argentina Border 1922 11 11 8.5 28.55- 70.50- Kanamori, 1977
17 Kuril Islands 1963 10 13 8.5  44.9 149.6 Kanamori, 1977

Credit: US Geological Survey, Department of the Interior


נושא זה נחקר במכון למדעי כדור הארץ באוניברסיטה העברית בירושלים http://earth.huji.ac.il



לקריאה נוספת ועיון

מקורות הטבלה: Johnson, J.M., Y. Tanioka, L.J. Ruff, K. Sataki, H. Kanamori, and L.R. Sykes, 1994, The 1957 great Aleutian earthquake, Pure and Appl. Geophys., 142, 3-28

Kanamori, H., 1977, The energy release of great earthquakes, J. Geophys. Res. 82, 2981-2987

Kanamori, H., 1988, Importance of historical seismograms for geophysical research, in Lee, W.H.K., Meyers, H., and Shimazaki, K., eds., Historical Seismograms and Earthquakes of the World: San Diego, Academic Press, p. 16-33

Okal, E.A., and D. Reymond, The mechanism of great Banda Sea earthquake of 01 February 1983, 2003, Applying the method of Preliminary Determination of Focal Mechanism to a historical event, Earth Planet. Sci. Letts., 216, 1-15

Park, J., T.-R. A. Song, J. Tromp, E. Okal, S. Stein, G. Roult, E. Clevede, G. Laske, H. Kanamori, P. Davis, J. Berger, C. Braitenberg, M. Van Camp, X. Lei, H. Sun, H. Xu, S. Rossat, 2005, Earth's free oscillations excited by the 26 December 2004 Sumatra-Andaman earthquake, Science, 308, 1139-1144

PDE (Preliminary Determination of Earthquakes) Monthly Listing, U.S. Geological Suvery, Golden, CO

מקורות אחרים

http://earthquake.usgs.gov/earthquakes/map/

http://earthquake.usgs.gov/earthquakes/world/world_density.php

http://www.tsunami.noaa.gov/tsunami_story.html

http://earthquake.usgs.gov/learn/topics/richter.php

http://earthquake.usgs.gov/aboutus/docs/020204mag_policy.php

http://www.jma.go.jp/jma/en/Activities/intsummary.pdf http://earthquake.usgs.gov/learn/kids/eqscience.php

http://www.jma.go.jp/en/tsunami/ http://www.gsi.gov.il/_Uploads/1768NekudatMfne6.pdf http://earthquake.usgs.gov/hazards/?source=sitenav

Whole earth geophysics : an introductory textbook for geologists and geophysicists, Lillie, Robert J, Upper Saddle River, N.J. : Prentice Hall, 1999

כלים אישיים