כשהאדמה פוערת את פיה: איך נוצרת רעידת אדמה?
בעקבות רעידת האדמה הקטלנית שהתרחשה השבוע בעיראק ובאיראן: על רעידות אדמה וטקטוניקת הלוחות הגורמת להן
אצלכם בבית אולי שקשקו קצת הכוסות בארון, אבל רעידת האדמה שהורגשה השבוע בישראל הייתה קטלנית בהרבה בעיראק ואיראן. רעש האדמה העוצמתי מצטרף לזה שהתרחש בספטמבר האחרון במקסיקו וחתם חודשיים עקובים מדם עם מאות הרוגים ועשרות בניינים שנהרסו כליל. מהם הגורמים לרעידות האדמה, האם יש סיכוי שזה יקרה אצלנו, ואיך כל זה קשור לתיאוריית הלוחות הטקטוניים, מהתיאוריות המדעיות החשובות של המאה ה-20?
עוד כתבות באתר ובדף הפייסבוק של מדע גדול, בקטנה:
אם תקחו את צידה המערבי של אפריקה ותקרבו אותו לצידה המזרחי של דרום אמריקה תגלו דבר משונה: שתי היבשות הללו מתאימות זו לזו כמו שתי חתיכות פאזל. בנסיון להסביר תמונה זו פרסם בשנת 1912 המטאורולוג הגרמני אלפרד וגנר רעיון מהפכני (שפורסם בעבר בגרסאות שונות). וגנר טען שבעבר היו כל היבשות בכדור הארץ מחוברות והרכיבו יבשת קדומה אחת. עם הזמן, בשל תהליכים גיאופיזיים שונים, נשברה יבשת זו לחתיכות קטנות שנדדו והתרחקו זו מזו. עדויות נוספות שנאספו לאחר מכן, כמו הדמיון הגיאולוגי המופלג בין מערב אפריקה לחופי ברזיל תמכו גם הם ברעיון.
וגנר ועמיתיו לא ידעו להסביר את המנגנון העומד מאחורי נדידת היבשות. בין השאר, הועלו תיאוריות לפיהן כדור הארץ מתרחב או שהיבשות "צפות" על קרום צמיגי ודק הדומה לג'ל. אולם, כמו שקורה במדע לעיתים קרובות, תצפיות חדשות טרפו את הקלפים. בשנת 1947 מדדה קבוצת מדענים בראשות מארי ת'ארפ וברוס היזן את עומק קרקעית הים באוקיינוס האטלנטי, וגילתה רכס "הרים" שקוע במרכזו.
בשנים מאוחרות יותר התגלו רכסים כאלו בכל האוקיינוסים בכדור הארץ. תגלית זו, בשילוב עדויות מגנטיות נוספות, הובילה מדענים להסיק שמקורו של הרכס הוא בחומר חדש שבוקע ממעמקי כדור הארץ ודוחק לצדדים את החומר הישן יותר שנמצא מעליו. רעיון זה תרם ללידתה של אחת התיאוריות החשובות של המאה ה-20: תיאוריית טקטוניקת הלוחות. כדי להבין מהם אותם לוחות, בואו נבחן קודם את מבנהו הפנימי של כדור הארץ.
בשנת 1909 ניתח הסייסמולוג הקרואטי אנדריאה מוהורוביצ'יץ' את הנתונים שהתקבלו מרעידת אדמה שהתרחשה באזור העיר זאגרב באמצעות סייסמוגרף; מכשיר רגיש המתעד את תנועת האדמה באמצעות שרטוט. מוהורוביצ'יץ' השכיל להבין שדפוס הגלים שהגיעו ממעבה כדור הארץ דומה לזה המתקבל כאשר גל עובר מחומר אחד למשנהו - בדומה לקרן אור הנשברת בעדשת משקפיים. ואכן, גל הלחץ שבקע ממוקד רעידת האדמה ונקלט בסייסמוגרף חלף דרך שכבת חומר שצפיפותה הייתה שונה מזו של קרום כדור הארץ: שכבת המעטפת.
ההבדל בין שכבת הקרום החיצונית למעטפת הפנימית יותר נעוץ בהרכב הכימי השונה שלה ובתנאי הלחץ בו היא מצויה. בשל לחץ אדיר זה המופעל עליהם, ובשונה מהקרום הקשיח, סלעי המעטפת נעים כמו זורם בתקופות זמן ארוכות; תנועתם דומה לגוש פלסטלינה הנמחץ בין האצבעות.
לפי תיאוריית טקטוניקת הלוחות, מורכבים קרום כדור הארץ ושכבת המעטפת העליונה משברים גדולים וקטנים - לוחות טקטוניים. לפי התיאורייה המקובלת ביותר כיום, לוחות אלו נעים בסיוע תנועת הקונבקציה, בתוך המעטפת - תנועה שבוודאי מוכרת לכם ממנורות לבה; גושי חומר חמים צפים מעלה ומחליפים גושי חומר קרים יותר ששוקעים מטה. עם עלייתם מעלה והגעתם לחלקו התחתון של הקרום (ראו איור) מתבדרים גושי המעטפת לצדדים ודוחפים עמם את הלוחות ואת היבשות המכסות אותם.
הגבולות בין הלוחות הטקטוניים מתחלקים לשלושה סוגים: "גבולות פתיחה" (התבדרות), "גבולות סגירה" (התכנסות) ו"גבולות טרנספורם" (חילוף, ראו איור מטה). רכס ההרים התת-ימי שהתגלה על ידי ת'ארפ והיזן הוא דוגמה לגבול פתיחה: אזור שבו שני לוחות טקטוניים מתרחקים זה מזה. אל תוך הרווח שנוצר בשל התרחקות הלוחות חודר חומר העולה מהמעטפת אל עבר הקרום בהתפרצויות געשיות. חומר זה מתקרר ומתגבש לסלעים המרכיבים את הקרום הימי. החומר שעולה מהמעטפת דוחף קרום ישן יותר שנדחק אל מתחת לקרום היבשתי הקל ממנו באיזור המכונה "אזור הפחתה" וחוזר אל תוך המעטפת (ראו איור). אזורי ההפחתה הן דוגמה אחת לגבול סגירה, אך קיימות דוגמאות אחרות.
רעידות אדמה נפוצות בעיקר בסוג הגבול השלישי, גבול הטרנספורם (ראו למשל את העתק סן אנדראס, באיור מטה). באזורים אלו מחליקים שני לוחות טקטוניים זה ביחס לזה. בשל החומר ממנו הם עשויים ההחלקה הזו אינה רציפה- ומתרחשת בקפיצות. ניתן לדמיין את התנועה היחסית של הלוחות הטקטוניים באמצעות מודל פשוט; קוביית עץ גדולה הקשורה לגומייה ומחליקה על משטח מחוספס. אם תמשכו בגומיה, היא תימתח - אך הקוביה לא תנוע.
אם תמשכו חזק יותר, תימתח הגומיה עוד ועוד עד שלבסוף תתנתק קוביית העץ ממקומה ו"תקפוץ" קדימה. קפיצה זו היא רעידת האדמה. לפני רעידת האדמה, מתחככים שני הלוחות הטקטוניים זה בזה בלחץ הולך וגובר. בשלב מסויים, באופן ספונטני, משתחרר לחץ זה בבת אחת והלוחות "קופצים" - לעיתים גם מטרים ספורים - ומזעזעים את כל הנמצא מעליהם. תנועה זו ניתנת למדידה במכשירי GPS ונראית היטב בתמונות לווין.
באזורי גבול טרנספורם פעילים, כמו מקסיקו או קליפורניה, מתכוננים התושבים היטב לרעידות האדמה באמצעות אגירת מזון ומים בביתם. בבנייה מודרנית ובטוחה הסיכוי להתמוטטות בניין הוא נמוך באופן יחסי, אך הנזק האפשרי לתשתיות כמו חשמל ומים הוא עצום. לצערנו, גם ישראל אינה איזור חף מסכנות. בקע ים המלח (חלק ממערכת ההעתקים הסורית-אפריקנית) הוא דוגמה לגבול בין שני לוחות טקטוניים: הלוח האפריקני והלוח הערבי, ולפיכך מועד לפורענות באופן טבעי. ההמלצה שלנו היא לעקוב אחרי הנחיות פיקוד העורף ולבדוק שביתכם עומד בתקני הבניה העדכניים ביותר.
הכתבה פורסמה באתר ובדף הפייסבוק של מדע גדול, בקטנה
ליאור רובננקו, דוקטורנט בחוג לגיאופיזיקה ומדעי החלל באוניברסיטת קליפורניה בלוס אנג'לס (UCLA). חוקר יציבות של קרח מים על פני הירח וכוכב הלכת מרקורי.
לפנייה לכתב/ת 
