רעידות אדמה מושרות

רעידות אדמה מושרות הוא כינוי כולל לרעידות אדמה שנגרמות כתוצאה מפעילות אנושית, שלעיתים גורמת לפגיעה בשיווי המשקל המכני הטבעי. שקיים בחלק העליון של קרום כדור הארץ.

 פעילויות אנושיות שגורמות לעיתים לרעידות אדמה 
 מקור המידע 
בשנת 2016, קבוצת חוקרים מאוניברסיטאות דרהאם וניוקאסל שבבריטניה החלה לאסוף נתונים על רעידות האדמה שייתכן שנוצרו כתוצאה מפעילות אנושית. תוצרי עבודתם פורסמו בשני מאמרים בשנת 2017,Wilson, M.P., Foulger, G.R., Gluyas, J.G., Davies, R.J., Julian, B.R. (2017). "HiQuake: The human‐induced earthquake database". Seismological Research Letters. 8, pp. 1560–1565 ובשנת 2018,Foulger, G.R., Wilson, M.P., Gluyas, J.G., Julian, B.R., Davies, R.J. (2018). Global review of human-induced earthquakes. Earth-Science Reviews. 178, pp. 438–514., ואליהם צורף בסיס הנתונים. הגם שבסיס הנתונים כולל רעידות אדמה מהמחצית הראשונה של המאה ה-20, רוב רעידות האדמה שנוטרו התרחשו מאמצע המאה ה-20 ואילך. בסיס הנתונים מתעדכן מידי כמה חודשים.

נכון ליוני 2020 היו בבסיס הנתונים 1,184 רעידות אדמה, מתוכם 807 רעידות עם נתוני מגניטודה. רוב רעידות האדמה המופיעות בבסיס הנתונים הן רעידות אדמה במגניטודה נמוכה. חלק גדול מהן נחשבות למיקרו-רעידות (Micro-Earthquakes), אך ישנן גם רעידות אדמה במגניטודה מעל 5. התפלגות 807 רעידות האדמה שנמדדה עבורן מגניטודה היא כדלקמן: 35 רעידות קטנות ממגניטודה 1 <M, ומתוכן 20 רעידות קטנות ממגניטודה אפס (ערך שלילי); כ-90 רעידות אדמה בין מגניטודה 1 ל-2 כולל; כ-270 רעידות אדמה בין מגניטודה 2.02 ל-3 כולל; כ-210 רעידות אדמה בין מגניטודה 3.09 ל-4 כולל; כ-135 רעידות אדמה במגניטודה בין 4.1 ל-5 כולל; 46 רעידות אדמה במגניטודה בין 5.1 ועד 6 כולל; 13 רעידות אדמה בגודל שבין 6.1 ל-7 (למעשה עד 6.6); ו-7 רעידות אדמה במגניטודה שבין 7.1 ל-7.9.

שבע רעידות האדמה הגדולות ממגניטודה 7:
 אגם הבגן, מונטנה, ארצות הברית, מגניטודה 7.1, אגם מלאכותי, 1915.
 גאזלי, אוזבקיסטן, מגניטודה 7.3, שאיבת גז, 1962.
 גבול אירן-עיראק, אירן מגניטודה 7.3, שאיבת מי תהום, 1962.
 נפטגורסק, רוסיה, מגניטודה 7.5, שאיבת נפט, 1995.
 גורקה, נפאל, מגניטודה 7.8, שאיבת מי תהום, 2008.
 וונצ'ואן, סין, מגניטודה 7.9, אגם מלאכותי, 2005.
 סצ'ואן, סין מגניטודה 7.9, אגם מלאכותי (כנראה), 2008.

 סוגי הפעילויות הגורמות לרעידות אדמה מושרות 
על פי בסיס הנתונים, אלו סוגי הפעילויות האנושיות שגורמות לרעידות אדמה (בסוגריים – משקלם היחסי מסך כל הרעידות):
 "שבירה מושרית הידראולית" (כ-33%; באנגלית, "fracking")
 כרייה (כ-25%)
 היווצרות אגמים מלאכותיים והמשך קיומם (כ-16%)
 שאיבת נפט וגז טבעי (כ-12%)
 מיזמים גאותרמליים (כ-6%)
 החדרת מים מזוהמים לשכבות עמוקות (כ-4%)
 ניסויים גרעיניים (כ-2%)
 פעילות מחקרית (כ-1%)
 שאיבת מי תהום (כ-0.6%)
 פעילויות אחרות (כ-0.9%)

 שבירה מושרית הידראולית 
ממוזער|איור המתאר כיצד החדרת נוזלים לקרום כדור הארץ או הוצאתם, משנים את האיזון הליתוסטטי על ידי הכבדת הלחץ הפורוזי או הקטנתו באקוויפרים, וההשפעה על מישורי שבר סמוכים.
שבירה מושרית הידראולית (אחראית לכ-37% מהרעידות המושרות) היא טכניקה המשמשת להפקת נפט וגז טבעי, ולקידוחי עומק שנעשים לצורך הטמנה של נוזלים מזוהמים. בטכניקת הפראקינג, שנכנסה לשימוש בסוף שנות ה-90, מבצעים קידוחי עומק אנכיים, לעומקים שיכולים להגיע לשלושה קילומטרים, ולאחר מכן ממשיכים לקידוחים אופקיים בשכבות הסלע, משולבים בפיצוץ חומרי נפץ, והזרמת מים וקיטור שמביאים לשחרור הנפט והגז.

את המים שמחדירים שואבים בחזרה ומפיקים מהם דלקים. בתהליך הזה נוצרת כמות גדולה מאוד של מים מזוהמים שיש להיפטר מהם, מבלי לזהם את מאגרי מי התהום. את המים המזוהמים שנוצרים במהלך הפראקינג נהוג להזריק בלחץ גבוה במיוחד לתוך שכבות סלע בעומק של 2–3 קילומטרים מתחת לפני השטח, לרוב באתרים שנמצאים הרחק מבארות הפראקינג. לקידוחים הללו נחוצות שכבות סלע עמוקות מספיק ובעלות מרקם נקבובי שיספגו את הנוזלים בקלות יחסית. במחקרים שנערכו על הבארות הללו נמצא שגם הן עלולות לגרום לרעידות אדמה, כמו שקרה למשל בסדרה של רעידות אדמה ממושכות באוהיו בשנים 2012-2011Won‐Young Kim, 2013. Induced Seismicity Associated with Fluid Injection into a Deep Well in Youngstown, Ohio. J.G.R., 118 pp. 3506-3518. מכאן, שרעידות אדמה מושרות נגרמות גם על ידי פעילות הפראקינג עצמה, וגם בעקבות החדרת נוזלים בקידוחים אחרים.

שאיבת נפט וגז, מיזמים גאותרמליים, החדרת מים מזוהמים ושאיבת מי תהום אחראים יחד לכ-23% מהרעידות המושרות, ומתבצעות בשיטות הדומות למתואר בפרק זה. את תשומת הלב הציבורית תופשת בעיקר שאיבת הנפט שמהווה גורם מזרז לרעידות אדמה.

 כרייה 
כרייה (אחראית לכ־25% מהרעידות המושרות) משפיעה על מצב הלחץ והמאמצים במסת הסלעים שמסביב לחלל הכרייה. מעט אירועים סייסמיים שמקורם בפעילות זו גורמים להרס ונזקים, בעיקר למכרה ולכורים בוGibowicz, S. J., Kijko, A., (1994). An introduction to Mining Seismology. San Diego: Academic Pres, 399p. . התרחשות אירועים כאלה תלויים בראש ובראשונה בעומק הכרייה, שיטת הכרייה, ותכונות הסלעים ש"עוטפים" את המכרה. מכיוון שכך, חברות כרייה רבות מפעילות מערכים לניטור פעילות סייסמית באתרי הכרייהMendecki, A. J., Lynch, R. A., Malovichko, D. A., (2010). Routine Micro-Seismic Monitoring in Mines. Australian Earthquake Engineering Society Annual Conference. Perth, Australia. pp. 1–33.. רעידות האדמה הללו הן מסוגים שונים: החל ברעידות אדמה שמתרחשות כתוצאה מהחלקת שתי מסות סלע, האחת ביחס לשנייה – כמו רעידת אדמה "רגילה" ממקור טקטוני (למשל רעידת האדמה באורקניי, דרום אפריקה בשנת 2014 במגניטודה של 5.4 בסולם ריכטר שמוקדה היה בעומק של כ־5 קמ'The U.S.G.S., Earthquake Hazards Program. M 5.4 - 3km ESE of Orkney, South Africa. הרעידה גבתה הרוג אחד וכמה עשרות פצועים); דרך קריסת תקרת מכרות שמשגרות גלים סייסמיים אשר נקלטים בסייסמוגרפים; פיצוצים יזומים במכרות, כחלק משיטת הכרייה, שמשגרים גלים סייסמיים ונקלטים בסייסמוגרפיםThe U.S.G.S., Earthquake Hazards Program. Routine United States Mining Seismicity, ומאידך מתרחשים גם פיצוצים בלתי יזומים שנגרמים כתוצאה מהצטברות גזים במכרה; המשך במיקרו רעידות אדמה על מישורי שבר הסמוכים לאתר הכרייה וכישלון מדרון במדרונות סמוכים – אלה נמדדות בעיקר על ידי מערכת הניטור המקומית של המכרה; ועד פיצוצים קונבנציונליים ובלתי קונוונציונליים.

 אגמים מלאכותיים 
ממוזער|רעידת האדמה הגדולה ביותר (M=6.3) הידועה ככזו שהתרחשה כתוצאה מהיווצרות אגם מלאכותי, היא רעידת האדמה שליד סכר ואגם קוניה שבחבל מהראשתרה שבהודו בשנת 1967.
אגמים מלאכותיים אחראים לכ-16% מהרעידות המושרות.

לא רק העומס של מסת המים "החדשה" על קרום כדור הארץ שלא הייתה קיימת קודם לכן, גורם לרעידת אדמה מושרית. כל פיסת סלע מתחת לרגלינו מכילה מעט מים בנקבוביותיה. בחללים אלו, לפעמים מיקרוסקופיים, קיימים מינרלים שונים. כשמים נוספים נכנסים לסלעים האלה, לחץ הנקבוביות בפנים עולה, ומגדיל במעט את המרחקים בין מרכיבי המינרלים. עם זאת, אם הסלעים נחצים על ידי שבר רדום בלתי פעיל, העלייה בלחץ הנקבוביות מפחיתה את החיכוך לאורך השבר ועלולה לאפשר לרעידת אדמה להתרחש. זה מה שקרה באלג'יריה ומאחורי סכר הובר (ראו להלן). הלחץ הנוסף שהופעל על ידי המים המוטמעים, שינה את לחץ הנקבוביות בסלעים והופעלו שברים רדומים.

העדות הראשונה להשפעת אגמים מלאכותיים ומאגרי מים על היווצרות רעידות אדמה התקבלה בתחילת שנות השלושים ליד עיר בשם קְוֶוד פוֹדָה שבאלג'יריה . בין השנים 1926 ל-1932 נבנה שם סכר, וכשהאגם בגינו החל להיווצר, החלו להתרחש שם רעידות אדמה קטנות, שלא היו כלל קודם לכן.

מעט לאחר מכן, בשנת 1936 ולאחריה, החלה תופעה דומה באגם מיד שנוצר בעקבות הקמת סכר הובר על גבול אריזונה–נבאדה בארצות הברית. האגם החל להתמלא בשנת 1935 עד לגובה של 221 מטר ביחס לקרקעית האגם, ואז החלו להתרחש רעידות אדמה קטנות אמנם, אך רבות בהרבה ביחס לכמות הרעידות שנמדדה באזור עד שנת 1936.Bolt, B.A., 1988. Earthquakes. F&C, p.140. הסיבה לכך היא העומס שמפעילה עמודת המים על החלק העליון של הקרום, שמפר את שיווי המשקל שהיה קיים עד היווצרות האגם, ומישורי חולשה בסלעים, ואפילו מישורי שבר עתיקים ובלתי פעילים, מחדשים את פעילותם. בדרך כלל מדובר ברעידות אדמה בעלות מגניטודה נמוכה.

קיימים מקרים חריגים. אחד מהם היא רעידת האדמה שהתרחשה בדצמבר 1967 בקוניאנגר אשר בחבל מהרשטרה בהודו שהייתה במגניטודה 6.3 . מוקד הרעידה וכל הרעידות העוקבות היו באזור שמתחת לאגם חדש שנוצר לאחר הקמת סכר קוניה. בסקרים שבוצעו בטרם הקמת הסכר בשנת 1963 וכחלק מהבדיקות להתאמת מיקומו, לא אותר באזור שבר מספיק ארוך כדי לגרום לרעידה בגודל כזה. זו התרחשה כאמור כ-4 שנים לאחר השלמת בניית הסכר. 180 בני אדם נהרגו ו-1,500 נפצעו. שנתיים קודם לכן, התרחשה באותו מקום רעידת אדמה בעוצמה של 4.1 בסולם ריכטרRajesh Menon, 2005. Tremors May Rock Koyna for Another Two, Decades. The Indian Express, October 3 rd..
ממוזער|תמונת לווין של  (למטה מימין), סכר אורוויל (במרכז למטה), ערוץ הנהר שנסכר (למעלה משמאל ובמרכז) והמשך מורד הנהר משמאל לסכר.
מקרה חריג נוסף היא רעידת האדמה באורוויל, קליפורניה, שהייתה בגודל 5.9 והתרחשה בשנת 1975Lhar, K., M., et al., 1976. Bulletin of the Seismological Society of America, August 1, 1975. רצף האירועים היה דומה למקרה בהודו, לרבות הצבת סייסמומטרים באזור סכר אורוויל, העתיד להיבנות, שהעידו על פעילות סייסמית חלשה מאוד, וכפי שאפיינה את האזור בטרם בניית הסכר, שהוא הגדול ביותר מסוגו בצפון אמריקה. בשנת 1968 הושלמה קליטת המים באגם שנוצר בעקבות הקמת הסכר, ולאחר מספר שנים החלה פעילות סייסמית ששיאה היה ב-1 אוגוסט 1975 בצהריים, מועד התרחשות הרעידה הגדולה. לא היו נפגעים כתוצאה מהרעידה, עובדה שיכולה להיות מיוחסת לכך שהיה מדובר בצהרי היום ולאיכות הבנייה באזור.Bolt, B.A., 1988. Earthquakes. F&C, p.143.
ממוזער|צילום אוויר למחרת גלישת הסלעים והשיטפון הגדול שיצרה. ניתן להבחין בבוץ, בשפוכת ובבלית (debris באנגלית) שמכסה את קרקעית האגם היבשה – תוצאה של הגלישת הענק.
מקרה ידוע אחר הוא אסון פריצת המים הענקית מהאגם המלאכותי שנוצר כתוצאה מהקמת סכר וויונט  שבצפון איטליה. בשנת 1963, לאחר שהאגם המלאכותי, שנוצר בשנת 1960 בעקבות הקמת הסכר, הגיע לשיא עמודת המים, התרחשה גלישת סלעים ענקית שנגרמה כתוצאה מפעילות סייסמית שנמדדה באזור. לאירוע זה קדמו מספר גלישות סלע שהתרחשו כבר לאחר היווצרות האגם בשנת 1960 ונמשכו גם לאחר מכן. הממשלה האיטלקית התעלמה מהאירועים הללו. ב-9 אוקטובר בלילה התרחשה גלישת הסלעים העצומה של יותר מ-300 מיליון מטר מעוקב סלעים, לאגם, שהגיע לעומק שיא של כ-1,600 מטר ורוחב של כ-2 קילומטר. הגלישה נמשכה כ-40 שניות. הגלישה יצרה מעין גל צונאמי ("סייש" – Seich – גל הדומה לצונאמי, אך באגמים) שהביא לשיטפון גדול ממדים שגרם לכ-2,100 הרוגים ואלפי פצועים מהכפרים שהיו מפוזרים על פני המדרונות שלמרגלות הסכר. הסכר עצמו כמעט ולא נפגע. האגם יַבָש לגמרי אחרי האירוע, הסכר לא חזר לתפקד, והאזור חדל כמעט לחלוטין מפעילות סייסמית – הוכחה על דרך השלילה להשפעת היווצרות האגם על פעילות זוAssociation of State Dam Safety Officials (1984). Case Study: Vajont Dam Italy, 1963. הסכר משמש כיום כאתר תיירות.

גם לרעידת האדמה של סיצ'ואן בסין בשנת 2008, מייחסים חלק מהמדענים את סיבתה לריכוז המים הגדול שנוצר בעקבות הקמת סכר זיפינגפו Kerr,R. Stone, R., (2009). A Human Trigger for the Great Quake of Sichuan?. Science, 323 p. 322. . המגניטודה הייתה 7.9 – שווה לרעידה גדולה ביותר שנמדדה עקב היווצרות אגמים מלאכותיים (בסין בשנת 2005 - ראו לעיל) כ-69,000 איש נהרגו בה.

מומחים מייחסים גם לסכר שלושת הערוצים – הסכר ההידרואלקטרי הגדול בעולםYICHANG, H., 2012. Three Gorges Dam's last generator, passes trial. China Daily, May 24th – רמת סיכון גבוהה לגרימת רעידת אדמה בעתיד בגין עמודת המים הגדולה שלוChen, L.,Talwani, P., (1998). "Seismicity in China". Pure and Applied Geophysics. 153, pp. 133–149. .

בסוף אוקטובר 2020, התפרסם בשבועון "ניוזוויק" כתבה אודות מחקר גאולוגי הטוען לאפשרות שהמיעוט היחסי של רעידות אדמה גדולות בקטע הדרומי של העתק הסאן אנדריאס באזור עמק אימפריאל וימת סלטון, נובע מכך שאגם ענק ועתיק בשם ימת צ'ואילה  התייבש לפני כאלף שנה, ובעקבות כך הוסר עומס משמעותי על הקרום באזור זה, שהביא להפחתת כמות רעידות האדמה על פני הקטע הזה.

 ניסויים גרעיניים 
רוב מכריע של הניסויים הגרעיניים (אחראים לכ-2% מהרעידות המושרות) מבוצעים בעומק האדמה. העומק נקבע ביחס ישר לעוצמת הפיצוץ הצפויה. לניסוי בעל עוצמת פיצוץ של עשרות קילוטון TNT, עומק הפיצוץ הוא מאות בודדות של מטרים. פיצוץ כזה יכול להוות זרז להתרחשות רעידת אדמה טבעית שתתרחש על מישור שבר כלשהו שנמצא בקרבת האפיצנטר של הפיצוץ, או אפילו שמרוחק ממנו כמה עשרות קילומטרים - לא יותר (תאורטית). במקרה כזה מתרחשות "לכאורה" שתי רעידות אדמה: האחת היא "פסאודו רעידת אדמה" שהיא הפיצוץ עצמו, המשגר גלים סייסמיים ממוקד הפיצוץ שנמצא כאמור עמוק בתוך קרום כדור הארץ, אל כל נפח הקרום. הרעידה השנייה היא זו הטבעית שהתרחשה עקב הלחצים והמאמצים שהפיצוץ יצר בסביבת מישור השבר הקיים בסמיכות לאזור הניסוי. ב-19 ינואר 1968 התבצע ניסוי גרעיני במרכז מדינת נבאדה שבארצות הברית. הפיצוץ הגרעיני היה בעומק של 975 מטר. עוצמת הפיצוץ הייתה בין 200 קילוטון ל-1,000 קילוטון ואף מגטון אחד. שם הקוד של הניסוי היה "פרויקט Faultless" (לאמור: "פרויקט ללא שבר/העתק"). באופן אירוני, כתוצאה מהפיצוץ וקריסת מסת הסלעים שמעל המוקד לחלל הענק שנוצר עם הפיצוץ הגרעיני, נוצרו מספר מישורי שבר באורכים של עד 2,473 מטר עם הסטה אנכית של 5 מטר והסטה אופקית של מטר אחד.

 הבדלים מול רעידת אדמה טבעית 

שתי התופעות, הטבעית והמלאכותית, משחררות כמות עצומה של אנרגיה לקרום כדור הארץ. מקור האנרגיה של פיצוץ גרעיני מינורי, הקטן מ-50 קילוטון, הוא ביקוע כבד וגדול מאוד של איזוטופים רדיואקטיביים. מקור האנרגיה של רעידת אדמה הוא המתח והמאמץ הטקטוני שנאצר בסלעים בסביבת מישור השבר, כתוצאה מהתנועה היחסית של הלוחות הטקטוניים שמהם מורכב קרום כדור הארץ.

בניסוי גרעיני, כל האנרגיה משתחררת בתוך חלקיקי שנייה (כמה מילי-שנייה), בצורה של חם עצום מחלל קטן ביותר שעוטף את המתקן הגרעיני. החום העצום יוצר התרחבות של חלל כדורי, גדול מאוד, בתוך קרום כדור הארץ, והתנועה שמלווה את ההתרחבות הזו, יוצרת גלים סייסמיים. החום מתפשט בהדרגה מהחלל שנוצר אל מסת הסלעים של הקרום. אך מכיוון שהסלעים הם בעלי מוליכות חום נמוכה, ייתכן וייקח שנים אחדות עד שהחתימה התרמית של הפיצוץ תגיע אל פני השטח, והשפעתה לא תהיה משמעותית.

ברעידת אדמה גדולה, האנרגיה שאצורה בסלעי הקרום, משתחררת בתוך שניות ספורות עד עשרות שניות בודדות. האנרגיה משתחררת מתוך נפח גדול מאוד של סלעי הקרום שמשני צידיו של מישור השבר. האנרגיה שמשתחררת מגיעה בתוך שניות, או דקות אל פני השטח בצורה של תאוצות קרקע. לדוגמה, רעידת האדמה שהתרחשה באפגניסטן בתאריך 30 מאי 1998, הייתה במגניטודה 6.5. משך זמן שחרור האנרגיה במוקד נמשך 5 שניות בלבד, ומסת הסלעים שהחליקה ברעידה הזו לאורך מישור השבר הייתה בנפח של בערך 4,000 קילומטר מעוקב. עומק המוקד היה 18 קילומטר, והאנרגיה שהשתחררה במהלכה הייתה שווה בכמותה ובגודלה לפיצוץ גרעיני של 2,000 קילוטון טי. אן. טי. האנרגיה שהשתחררה בעת הטלת פצצת האטום על הירושימה, שהייתה בגודל של 13 - 18 קילוטון טי.אן.טי., הייתה שווה בגודלה לכמות האנרגיה שמשתחררת ברעידת אדמה טבעית בגודל של 6 בסולם ריכטר.

 המצב בישראל 
מאז שנת 2014 נערכים ברמת הגולן קידוחים ניסיוניים לחיפוש נפט. מכון ויצמן הזהיר כי אחת האפשרויות להפקת הנפט היא שבירה מושרית הידראולית ויש לקחת בחשבון את הנזקים העלולים להיגרם ממנה. לבד מכך, אין בישראל מקווי מים מלאכותיים בסדר גודל כמו בארצות הברית ובסין, שעלולים לגרום לרעידות אדמה מושרות. גם הכרייה המתבצעת בישראל היא בהיקף מצומצם ובעומקים רדודים יחסית.

 ראו גם 
 רעידת אדמה
 הפקת נפט בישראל
 סכר
 ניסוי בנשק גרעיני

 לקריאה נוספת 
 Bolt, B.A., 1988. Earthquakes. Chapter 9: Stimulation Earthquakes by Water. F&C, p.p.135-150
 Bolt, B.A., 1976. Nuclear Explosions and Earthquakes. The Parted Vail. F&C, NY.
 ביאורים 

 הערות שוליים 

קטגוריה:רעידות אדמה
קטגוריה:אסונות טבע
קטגוריה:ניהול סיכונים
קטגוריה:סיכונים פיננסיים