כיצד נוצרים רעידות אדמה: תקטוניקת הלוחות, לחץ וגלים סייסמיים מוסברים

קרום כדור הארץ הוא פאזל נע

על פי הסקר הגיאולוגי של ארה״ב (USGS), הקליפה החיצונית של כדור הארץ נשברת לחתיכות גדולות הנקראות לוחות טקטוניים שמתאימים יחד כמו פאזל. הלוחות הללו נעים ברציפות, לאט - מחליקים זה לצד זה, זה על זה, או זה תחת זה. רוב רעידות האדמה של כוכב הלכת מתרחשות בגבולות שבהם הלוחות הללו נפגשים, מכיוון שזה המקום בו שברים - סדקים בקרום - מרוכזים.

הלוחות עצמם כמעט לעולם לא נעים בחלקה. USGS מסביר שחיכוך בקצוות של שבר גורם לסלע להיצמד, גם כאשר שאר הלוח ממשיך לנוע. אי התאמה זו היא נקודת ההתחלה של כל רעידת אדמה טקטונית.

כיצד הלחץ מתרכז לאורך שבר

בעוד ששבר נעול על ידי חיכוך, הקרום סביבו מתכופף ומתעוות בצורה אלסטית, כמו קפיץ תחת מתח. על פי USGS, לחץ זה מאוחסן בסלע בעוד השבר נשאר נעול. ככל שהשבר נשאר נעול זמן רב יותר, כך יותר עיבור מתצבר - זה יכול לקרות בתוך שנים בכמה אזורים או במשך מאות שנים באחרים.

USGS נותן את שבר San Andreas של קליפורניה כדוגמה עובדת של תהליך זה. לוח האוקיאנוס השקט נע לכיוון צפון-מערב ביחס ללוח צפון אמריקה בקצב של בערך שתי אינץ׳ (כ-5 ס״מ) בשנה, אומר USGS, והשבר עצמו נמתח ליותר מ-650 מיל (כ-1,050 ק״מ) ומעמיק ליותר מ-10 מיל (16 ק״מ). לאורך כמה קטעים הלוחות זוחלים בעקביות ומייצרים רעד קטן תכוף; לאורך אחרים הם נשארים נעולים למתיחויות ארוכות, בנויים הלחץ שבסופו של דבר משתחרר ברעידת אדמה גדולה.

רגע ההרוס: היפוסנטר ואפיסנטר

כאשר הלחץ המצטבר סוף סוף עולה על החיכוך החוזק שבר, הסלע נחצה ומשחרר את האנרגיה המאוחסנת החוצה כגלים סייסמיים, על פי USGS. הנקודה תחת הקרקע בה התחילה ההדירה היא ההיפוסנטר; הנקודה על פני השטח ישירות מעליה היא האפיסנטר - המיקום שדווח בדרך כלל בכיסוי חדשות.

USGS מציין שרעידות קטנות יותר הנקראות רעידות חזקות יכולות להקדים את ההדירה הראשית, בעוד שרעידות עוקבות - רעידות אדמה קטנות יותר לאורך אותו שבר - יכולות להימשך ימים עד שנים אחר כך כאשר הקרום סביבו מתמודד עם התפלגות הלחץ החדשה.

כיצד האנרגיה המשתחררת נוסעת: גלים סייסמיים

האנרגיה המשתחררת מההיפוסנטר פורצת החוצה בכמה סוגי גלים מובחנים, לכל אחד יש מהירות והתנהגות שונים. USGS משווה את דפוס ההתפשטות לגלים על בריכה, בעוד שה-Science Exchange של קלתך מקבץ את הגלים לשתי דרגות רחבות: גלים גופיים, השוטפים דרך פנים כדור הארץ, וגלים על פני השטח, הנוסעים לאורך הקרקע.

USGS משווה את הפער בין גל P וגל S לעיכוב בין ראיית ברק ושמיעת רעם: ככל שיותר זמן בין שתי ההגעות לתחנה סייסמית, כך רעידת האדמה רחוקה יותר. קלתך מציינת שגלים על פני השטח - גלי Love וגלי Rayleigh - מגיעים אחרונים אך בדרך כלל הם המזיקים ביותר מכיוון שהם נושאים יותר אנרגיה קרוב לפני השטח, שם מוקמות בניינים ותשתיות.

היכן ועד כמה עמוק מתרחשות רעידות אדמה

USGS קובע שרעידות אדמה מתרחשות בתוך הקרום או הגלוש העליון, בטווח עומק מפני השטח עד כ-800 קילומטר (בערך 500 מיל). ה-Science Exchange של קלתך מדווח שכ-80% מרעידות האדמה הגדולות ביותר בעולם מתרחשות לאורך חגורת סייסמית מסביב לשפת האוקיאנוס השקט, המכונה לעתים קרובות ״טבעת האש״, שעוקבת אחר גבולות לוחות סביב האוקיאנוס השקט.

לא כל רעידת אדמה היא טקטונית במקור. ה-Science Exchange של קלתך מציין גם רעידות אדמה וולקניות, רעידות קריסה, ורעידות קשורות לפיצוץ כקטגוריות מוכרות אחרות, ומציין שפעילויות כגון שבירה או סילוק מים שפכים לעתים אחרות הוקשרו לאירועים סייסמיים משראה קטנים יותר בחלק מהאזורים.

כיצד מדענים מודדים מה קרה

מכיוון ששברים בדרך כלל עמוקים מדי כדי להיצפות ישירות, USGS מסביר שסיסמולוגים מסתמכים על ההקלטות של סיסמוגרף במקום. קו קצר ומתפתל על סיסמוגרמה מעיד על רעידת אדמה קטנה, בעוד שקו ארוך ומתפתל מעיד על זו גדולה יותר - אורך ההתפתלות קשור לגודל השבר שנקרע, ותנודתו קשורה לכמה רחוק הסלע החליק.

• רעידות אדמה מתחילות כאשר הלחץ על שבר נעול עולה על החיכוך החוזק אותו (USGS).
• ההיפוסנטר היא נקודת הנעיצה תחת הקרקע; האפיסנטר היא הנקודה על פני השטח ישירות מעליה (USGS).
• גלי P מגיעים ראשונים ודוחסים סלע בכיוון הנסיעה; גלי S מגיעים שניים ונעים רק דרך מוצקים (USGS, Caltech).
• גלים על פני השטח - גלי Love וגלי Rayleigh - מגיעים אחרונים אך בדרך כלל גורמים לנזקים מבניים רובים (Caltech).
• בערך 80% מרעידות האדמה הגדולות ביותר מתרחשות לאורך ״טבעת האש״ מסביב לשפת האוקיאנוס השקט (Caltech).