סיכוני רעידת אדמה במדינת ישראל - ד"ר אבי שפירא
רעידת אדמה הייתה לשם נרדף לאסון טבע, ולא בצדק. רעידת אדמה
היא תופעת טבע שכיחה בכדור הארץ, אך הקידמה האנושית לא השכילה להתמודד עמה
ודווקא מעשי האדם (הבתים שהוא בונה) הם אלה שהופכים את תופעת הטבע לאסון.
רעידות אדמה מתרחשות בחלק המוצק של כדור הארץ. כדור הארץ בנוי מגרעין,
שעטוף במעטה (מעטפת) המכוסה בקליפה קשה. רדיוס כדור הארץ הוא כ- 6,400 ק"מ,
ועובי הקליפה (הקרום) שלו - שעליה אנו חיים - נע בין 5 ק"מ ל- 70 ק"מ בלבד.
עובי הקליפה באזורנו כ- 30 ק"מ. כדור הארץ בנוי מחומר סלע חם (למעט הקליפה
שלו), הנמצא בתנאי טמפרטורה ולחץ גבוהים מאוד. אפילו הבדלים קטנים
בטמפרטורה או בלחץ במקומות שונים בתוך כדור הארץ יגרמו לתנועת החומר ממקום
חם יותר למקום חם פחות.
כיצד מתרחשת רעידת אדמה
תנועת החומר בתוך כדור הארץ מפעילה כוחות אדירים על הקליפה הדקה שלו.
הקליפה הדקה אינה עומדת בלחצים אלה; היא מתקמטת
ונשברת, וחלקיה נעים, או ליתר דיוק מוסעים, על פני המעטפת.
לשברי קליפת כדור הארץ אנו קוראים לוחות טקטוניים. על כל אחד מהלוחות
פועלים שני כוחות חשובים: הכוח המופעל על הלוח על-ידי חומר המעטפת וגורם לו
לנוע על פני המעטפת, וכוח הכבידה, המושך את הלוח אל מרכז כדור הארץ ולפיכך
גורם ללוחות להיצמד בחוזקה ולהתחכך זה בזה עד כדי עצירת תנועתם. גם כאשר
התנועה היחסית בין הלוחות נעצרת, עדיין יש תנועה של חומר המעטפת מתחתיהם.
עם הזמן נצבר לחץ על פני מישור המגע שבין הלוחות, עד שהוא גובר על כוח
החיכוך שביניהם. באותו הרגע חלה תזוזה, וכל האנרגיה האדירה שהצטברה על פני
מישור המגע שבין הלוחות - משתחררת בבת אחת. רעידת אדמה היא התופעה שבה יש
שחרור מהיר מאוד של אנרגיית חיכוך בין שני גושי סלע לאורך מישור המגע שבין
הלוחות הטקטוניים.
מישור התנועה בין חלקים של קרום כדור הארץ קרוי שבר או העתק גיאולוגי. מוקד
רעידת האדמה הוא הנקודה הגיאוגרפית שבה החלה התנועה היחסית בין הלוחות.
למשל: ביום 22 בנובמבר 1995 התרחשה רעידת אדמה במפרץ אילת. ברעידת אדמה זו
חלה תזוזה של כ- 3.2 מטרים (החוף הסעודי של מפרץ אילת נע צפונה בהשוואה
לחוף סיני שנע דרומה), במשך כ- 15 שניות, לאורך מישור שאורכו כ- 45 ק"מ
ורוחבו/עומקו כ- 13 ק"מ.
מדידת עוצמת רעידת אדמה
רעידת אדמה יוצרת רעש. כתוצאה מתהליך השחרור המהיר של אנרגיית החיכוך
נוצרים גלים אלסטיים (גלים סיסמיים, כמו הגלים הנוצרים במים עקב זריקת אבן
לבריכה או כמו גלי הקול אשר נעים באויר). גלים אלה נעים בתוך כדור הארץ ועל
פני השטח שלו וגורמים לתנודות. תנודות אלה הן מקור הסיכון לבניינים
ולמתקנים שנבנו על פני השטח. את התנודות האלה אנו יכולים למדוד בעזרת
מערכות סיסמומטרים וללמוד מהן על תופעת רעידות האדמה.
כדי לאמוד את חוזקה של רעידת אדמה משתמשים הסיסמולוגים במושג "מגניטודה".
המגניטודה היא מדד של כמות האנרגיה שהשתחררה באזור המוקד של רעידת האדמה.
המגניטודה שנקבעת לרעידת אדמה מתייחסת אך ורק למקום שבו נוצרה רעידת האדמה
ולא למקום שהורגשה בו. המגניטודה נקבעת באמצעות מדידות סיסמיות. הראשון
להציע שיטה להערכת המגניטודה היה פרופ' ריכטר, סיסמולוג מקליפורניה, ומכאן
המושג "סולם ריכטר". על פי ריכטר, אם במרחק של 100 ק"מ ממוקד הראש נמדדה
תנודה של 1 מיקרון - המגניטודה של רעידת האדמה היא 3.0;
אם נמדדו 10 מיקרון - המגניטודה היא 4.0;
אם נמדדה עשירית מיקרון - המגניטודה היא 2.0. זהו אפוא סולם לוגריתמי,
שערכו תלוי בעוצמת הקרקע במרחק מהמוקד ואינו מוגבל למגניטודה מסוימת. רעידת
האדמה החזקה ביותר שנמדדה היתה במגניטודה 9.2 והחלשה ביותר במגניטודה
2-. הבדל ביחידת מגניטודה שקול לפקטור של פי 30 בכמות האנרגיה. בהשוואה
לרמת האנרגיה המשתחררת ברעידת אדמה במגניטודה 3, משתחררת פי 30 יותר אנרגיה
ברעידת אדמה במגניטודה 4 ומשתחררת פי 1,000 יותר אנרגיה ברעידת אדמה
במגניטודה 5. רעידות אדמה במגניטודות נמוכות מ- 3.5 אינן מורגשות בדרך כלל
על ידי בני אדם, ומכנים אותן מיקרו רעידות אדמה. רעידת אדמה במגניטודה 5,
אם תתרחש בקרבת יישוב, עלולה לגרום לנזקים קלים. כך היה למשל ברעידת אדמה
במגניטודה 5.2, שהתרחש ליד יוקנעם באוגוסט 1984. רעידות אדמה במגניטודה
6 ויותר גרמו בארץ ישראל לאסונות כבדים בנפש וברכוש.
המגניטודה על פי "סולם ריכטר" שימשה (ועדיין משמשת) במקומות רבים
להערכת חוזקה של רעידת אדמה. במחקר המודרני יש שיטות אחרות להערכת
המגניטודה של רעידת האדמה.
בניין שנטה על צידו כתוצאה מהתנזלות קרקע בעת רעידת אדמה
כשבודקים את סטטיסטיקת רעידות האדמה באזור פעילות כלשהו אנו עדים לכך שהתנועה על פי מישור המגע מורכבת ממעט רעידות אדמה חזקות ומהרבה מאוד רעידות חלשות. הסטטיסטיקה בעולם מראה את הממוצע הבא: בשנה אחת מתרחשת רעידת אדמה אחת במגניטודה 8, כ-10 רעידות אדמה במגניטודה 7, כ-100 רעידות אדמה במגניטודה 6, וכך הלאה.
קצב התרחשות רעידות האדמה שונה ממקום למקום. באזורים שבהם קצב התנועה היחסית בין חלקי קרום כדור הארץ אינו גבוה, כמו במקרה של השבר הסורי-אפריקאי, יידרשו מאות שנים על מנת לצבור מספיק אנרגיה כדי להתגבר על החיכוך בקטע נתון של השבר. לאורך השבר הסורי-אפריקאי, שאורכו כ- 1,000 ק"מ, יש קטעים שלא זזו כבר למעלה מ-500 שנים. וכמובן, ככל שעבר יותר זמן מאז רעידת האדמה החזקה, גדל הסיכוי שקטעי שבר אלה יזוזו וייצרו רעידת אדמה חזקה נוספת.
על פי המתואר לעיל, רעידות אדמה מתרחשות באזורים מוגדרים. באותם אזורים יתרחשו גם רעידות אדמה חזקות וגם רעידות חלשות מאוד. את החלשות אפשר לגלות רק בעזרת סיסמומטרים רגישים. המעקב השוטף אחר מוקדי התרחשותן של רעידות האדמה בכדור הארץ מאפשר לנו לזהות את המקום הגיאוגרפי של גבולות המגע שבין הלוחות הטקטוניים ולקבוע היכן תתרחשנה בעתיד רעידות אדמה חזקות. חשוב לזכור שרעידות אדמה הן תוצאה של תהליכים בכדור הארץ, שהחלו לפני מיליוני שנים ויימשכו עוד מיליוני שנים. על פי תהליך זה, בכל מקום שבו נמדדת פעילות של מיקרו רעידות אדמה ויש לצפות לרעידות אדמה חזקות יותר ובכל מקום שבו התרחשה רעידת אדמה חזקה תתרחש שוב רעידת אדמה חזקה.
רעידות אדמה באזורנו
השבר הסורי-אפריקאי מהווה את אחת המערכות הפעילות בכדור הארץ ומקור הסיכון
העיקרי לרעידות אדמה באזורנו. השבר הסורי-אפריקאי הוא תוצאה של התזוזות של
הלוח האפריקאי, הלוח הערבי והלוח של אירופה-אסיה (הלוח האירו אסייתי).לאורך
השבר הסורי-אפריקאי מתקיימת תנועה יחסית שלפיה רבת עמון (והשטח ממזרח
לירדן) נעה צפונה לעומת ירושלים (והשטח ממערב לירדן) שנעה דרומה. קצב
התנועה הממוצע במרוצת 10-20 מיליון השנים האחרונות הוא 5-10 מ"מ בשנה. זהו
קצב תנועה איטי יחסית. באזורים סיסמיים אחרים בכדור הארץ נמדד קצב תנועה של
מספר ס"מ בשנה.
למרות העובדה שארץ ישראל שוכנת באזור בעל פעילות סיסמית נמוכה יחסית, יש
בידנו עדויות היסטוריות רבות על רעידות אדמה הרסניות וקטלניות. שגרמו
לאסונות בהיקף של עשרות אלפי הרוגים והרס של בניינים בכל היישובים בארץ
ישראל ובמדינות סביבה.
רעידות אדמה חזקות מוזכרות בתנ"ך באופן מפורש (בספר עמוס, למשל, מוזכר
שעמוס ניבא שנתיים לפני הרעש), ואחרות מרומזות באופן עקיף (פרשת סדום
ועמורה). ההיסטוריון יוספוס פלביוס מתאר בציוריות רבה את המלך הורדוס
עומד בפני צבאו ומשכנע את חייליו שלא לחזור לביתם לבחון את שגרם הרעש
הגדול, שנהרגו בו כ-30,000 איש, פן ינצלו זאת האויבים ויפלשו ליהודה (שנת
31 לפני הספירה). את הריסות בית שאן וסוסיתא מרעידת האדמה בשנת 749 ניתן
לראות גם היום.
בתחילת האלף השני לספירה - המזרח התיכון רעד כולו ברעש של שנת 1033, שפגע
גם בחומות ירושלים ובמסגדי הר הבית. בשנת 1068 נותרו רק שני בתים עומדים על
תלם ברמלה, ברית המחוז. את עקבות קו השבר שזז ברעידת האדמה של שנת 1202
אפשר לראות כיום בחפירות מצד עטרת ליד גשר בנות יעקב. אחד הרעשים החמורים
ביותר התרחש בינואר ב1546; למרות שמוקד הרעש היה
(ככל הנראה) בבקעת הירדן - התקבלו עדויות שונות על גלי נאות ששטפו את ערי
החוף של הלבנט: ביפו, כך סופר, נסוג הים מרחק "יום הליכה", ומי שלא נפגע
מקריסת הבניינים נשטף בגלי הים שחזרו לחוף. במחצית השנייה של האלף השני -
ברעש האדמה שהתרחש ב- 1759 נהרגו רבים באזורים שהם כיום לבנון, סוריה
וישראל: מספרי ההיסטוריה מעריכים את מספר ההרוגים בטווח שבין 10,000
ל-40,000 (מספר עצום בהתחשב במיעוט האוכלוסייה באותה תקופה).
"הרעש של צפת" בינואר 1837 פגע בכל יישובי הגליל, ובמיוחד בערים צפת
וטבריה. המטייל בטבריה יוכל גם היום לראות את שגרמה רעידת האדמה לחומות
העיר. הרעש החמור האחרון שפקד את ארץ ישראל התרחש ביולי 1927. ברעש נפגעו
בעיקר יריחו, שכם, רבת עמון, לוד וירושלים. על פי מדידות סיסמוגרפים
באירופה נקבע כי עוצמת רעידת האדמה היתה מגניטודה 6.2, ומוקד התרחשותה -
בצפון ים המלח. ב-22 בנובמבר 1995 התרחשה במפרץ אילת רעידת האדמה החזקה
ביותר שנמדדה אי פעם באזורנו. המגניטודה שלה 7.1 ומוקד התרחשותה כ-100 ק"מ
דרומית לערים אילת ועקבה. בגלל המרחק הגדול יחסית מאזורים מאוכלסים לא גרמה
רעידת אדמה זו לנזקים חמורים בהיקפם ולהרוגים רבים. עיקר הנזק והרוגים
בודדים היו בכפרים הקטנים לאורך חופי סיני במצרים ובערב הסעודית.
הרשת הסיסמית
בעדויות ההיסטוריות יש אי בהירות רבה. מקורות שונים מוסרים דיווחים שונים. המידע אינו שלם ובוודאי סובל מהגזמות. כיום מתבצע המעקב אחר רעידות אדמה באזורנו בעזרת רשת של תחנות סיסמיות המופעלות על ידי האגף לסיסמולוגיה במכון הגיאופיסי לשראל השוכן בלוד. הרשת הסיסמית של ישראל, הפרוסה מהחרמון בצפון ועד אילת בדרום, עוקבת ברציפות אחר התרחשותן של רעידות אדמה באזורינו. תחנה סיסמית מודרנית מכילה את הסיסמומטר (הגלאי) אשר מסוגל למדוד תנודות קרקע חלשות ביותר כדי מיליונית המילימטר. לסיסמומטר מחוברת מערכת אלקטרונית הדוגמת את תנודות הקרקע ויוצרת קובצי נתונים. אלה מועברים דרך הלוויין "עמוס" אל המרכז הסיסמולוגי של ישראל, במכון הגיאופיסי לשראל. שם נבדקים האותות הסיסמיים ועל פיהם מחשבים חוקרי המכון את מקום מוקד רעידות האדמה והמגניטודות שלהן.
המעקב הסיסמומטרי מלמד על פעילותו של השבר הסורי-אפריקאי, ובעזרתו מזוהים אזורי פעילות נוספים: מפרץ סוואץ; מזרח הים התיכון (בעיקר ליד קפריסין);העתק הכרמל - שקצהו האחד בים והוא עובר דרך מפרץ חיפה, צפון השומרון ומתחבר לבקעת הירדן באזור הסרטבה; ועוד.
סיכוני רעידות אדמה בישראל
מרבית המידע שברשותנו על התרחשות רעידות אדמה בארץ ישראל, ובמיוחד החזקות שבהן, מתייחס לקטע שבין בקעת הלבנון לדרום ים המלח. רעידות אדמה במגניטודה גבוהה מ-6.0 גרמו בארץ ישראל להרס רב ולאסונות רבים בנפש. התפלגות קצב התרחשותן של רעידות האדמה לאורך קטע זה של השבר הסורי - אפריקאי מראה שרעידות אדמה במגניטודה 6 ומעלה מתרחשות (בקטע הנבדק) בממוצע פעם אחת בכ- 80 שנים. על בסיס מידע זה, ובידיעה שרעידת האדמה האחרונה (מגניטודה 6.2) התרחשה ביולי 1927 (מוקד הרעש בצפון ים המלח) קיים סיכוי גבוה מאוד שבתוך 50 שנה תתרחש שוב רעידת אדמה חזקה במקום כלשהו בין דרום הלבנון לדרום ים המלח.
רעידת אדמה חזקה תתרחש באזורינו - בכך אין שום ספק. אבל רעידת אדמה חזקה אינה חייבת להיות קטלנית. כאמור, רעידת אדמה היא תהליך שבו משתחררת כמו גדולה מאוד של אנרגיה. חלק מהאנרגיה הזו הופך לגלים אלסטיים (גלים סיסמיים) אשר נעים בתווך המוצק של כדור הארץ, וכשהם מגיעים אל פני השטח הם מנדנדים את כל מה שנמצא עליו: אנשים, בתים, גשרים, מתקנים וכיוצא בזה. את התנודות האנכיות יכולים לסבול מרבית הבניינים והמבנים ההנדסיים, אפילו אם לא תוכננו לכך במיוחד; אך לא כך הוא לגבי התנודות האופקיות. כדי לעמוד בתנודות האופקיות יש צורך בתכנון מיוחד של הבניין. במדינות מתוקנות כמו ישראל יש תקן מיוחד, המכתיב למהנדס כיצד עליו לתכנן את האלמנטים השונים של הבניין כך שיעמדו בפני הכוחות האופקיים הנוצרים בו בעת מעבר הגלים הסיסמיים.
עיקר פעילותם של מרכזים סיסמולוגיים בארץ ובעולם מתמקדת בבעיית ההערכה של הסיכון הסיסמי, דהיינו הערכה של תנודות הקרקע העשויות להתפתח בעת מעבר הגלים הסיסמיים. בכל ההערכות יש מידה לא מבוטלת של אי ודאות. לפיכך, הערכות של סיכון סיסמי הן תמיד הערכות הסתברותיות. התקן הישראלי (ת"ר 413) כמו תקנים אחרים בעולם, מאפשר סיכון של חשיפת הבניין לתנודת קרקע חזקה (ולא בהכרח לרעידת אדמה חזקה), בכמותה יכולה להתרחש לפחות פעם אחת ב- 50 שנים. אם נניח שבניין מתוכנן לשמש את יושביו במשך 50 שנה, יש סיכוי של 90% שלא ייחשף לתנודות קרקע חזקות יותר מאלה שנקבעו בתקן.
התקן הישראלי 413 הוא תקנה (משנת 1975), וכל מהנדס בניין חייב לפעול על פיו. התקן מגדיר את דרישות המינימום כדי למנוע אבדן בנפש אך לא כדי למנוע נזקים. הבנייה על פי התקן מיועדת למנוע את התמוטטות הבניין בעת התרחשותה של רעידת אדמה חזקה, על כל המשתמע מזה, אך אינו מבטיח שלא ייגרמו נזקים. גם בבניין המתוכנן על פי התקן יהיו נזקים ברעידת אדמה חזקה, אך הם בוודאי יהיו פחותים מאלה שייגרמו לבניין שלא נבנה על פי התקן. לצערנו, ישנם בישראל בניינים רבים שאינם בנויים לפי התקנים המודרניים כדוגמת ת"י 413. מרביתם נבנו לפני חלות התקן או לפי תקנים מיושנים. למרות זאת אי אפשר לקבוע שדווקא בניינים אלה ייהרסו בהתרחש רעידת אדמה חזקה. למבנים רבים בישראל לא נגרם נזק משמעותי למרות שעברו במרוצת ההיסטוריה רעידות אדמה חזקות. מאידך גיסא אין לישראל מערכת אכיפה של בנייה על פי התקן, וכשהגדר פרוצה - הכול ייתכן.
לבניינים החדשים הנבנים בישראל יש יתרון נוסף חשוב, והוא הממ"ד (מרחב מוגן דירתי). בניית הממ"ד נועדה לספק מיגון מפני בעיות ביטחוניות, איך היא משפרת באופן משמעותי את עמידותו של הבניין בעת רעידות אדמה. חשוב לציין גם שבניין גבוה אינו בהכרח מסוכן יותר מבניין נמוך, אם כי בעת התרחשות רעידת אדמה יורגשו התנודות בעוצמה חזקה יותר ככל שעולים גבוה יותר.
הניסיון המצטבר מרעידות אדמה מלמד שהאזורים הפגיעים ביותר הם אלה המאופיינים בשכבת קרקע רכה. כאשר שכבת קרקע רכה מונחת על קרקע קשה (או סלע) גוברת העוצמה של תנודות הקרקע. באזורים הרריים יש תופעות של גלישות קרקע על פני המדרונות. התכנון הנכון מביא בחשבון תופעות כאלה, שאם לא כן, נהיה עדים שוב למחזות של חורבן והרס.
הסיסמולוגים יודעים היכן תתרחשנה רעידות אדמה ולאילו מגניטודות יש לצפות, אבל הם אינם יודעים עדיין לחזות את זמן התרחשותה של רעידת אדמה בהסתברות גבוהה דיה למתן התראה קצרת זמן (דקות, ימים או שנים) אך יש לזכור כי רעידות אדמה התרחשו בעבר; הן בוודאי תתרחשנה שוב, ותהיינה חזקות לפחות כמו אלה שהתרחשו בעבר. התרחשות רעידת אדמה חזקה בישראל היא שאלה של "מתי?" ולא של "אם", וצריך להיערך לקראתה בהקדם.
היערכות פירושה בראש ובראשונה, לדאוג לכך שהבניינים שאנו חיים בהם יעמדו בתנודות הקרקע הצפויות. היערכות פירושה להכין שיטות ואמצעים כדי להתמודד עם תוצאותיה של רעידת אדמה חזקה. ללא היערכות מתאימה יש לצפות לאפשרות שרעידת אדמה חזקה תגרום לאסון לאומי בהיקף של אלפי הרוגים, עשרות אלפי פצועים ומאות אלפים נפגעים. אסון כזה אינו מחויב המציאות. אפשר וצריך להיערך לשעת מבחן, ויפה שעה אחת קודם.