זחילה אסייסמית

אין לבלבל ערך זה עם הערך "זחילה (דפורמציה)".

בגאולוגיה, זחילה אסייסמית (באנגלית: aseismic creep) היא תזוזה הניתנת למדידה על פני השטח לאורך העתק בהיעדר רעידות אדמה בולטות. זחילה אסייסמית עשויה להתרחש גם אחרי ההחלקה העיקרית של רעידת אדמה, ימים ואפילו שנים לאחר רעידת האדמה. דוגמאות בולטות להחלקה אסייסמית כוללות העתקים בקליפורניה (למשל העתקי Calaveras Fault ‏(אנ'), Hayward Fault‏ (אנ') והעתק סן אנדראס).

הסיבות להתרחשותה

זחילה אסיימית מתאימה לתנועות שדה רחוקות באזורים מקומיים של עיוות בגבולות בין הלוחות הטקטוניים. הגורמים הבסיסיים לזחילה אסייסמית מיוחסים בעיקר לרמת חיכוך נמוכה שעל מישור ההעתק, מתח נורמלי נמוך הפועל על מישור ההעתק בקרום הרדוד, ולחצים פורוזיים המגבילים את כמות המתח הרגילה על אותו מישור ההעתק. תגובת החיכוך של חומרים גאולוגיים (סלעים או קרקעות ברמת צפיפות משתנה)^[1] יכולה להסביר את המעבר מעיוות סייסמי לדפורמציה אסייסמית עם עומק^[ב]. חיכוך לאורך העתקים יכול לגרום להחלקות פתאומיות עם נפילות מתח נלוות בצורת רעידות אדמה^[ג], יחד עם שלבים של חוסר תנועה כמו טעינת אנרגיה^[1].

זחילה אסימית שגרמה להסטה של אבן שפה בפרימונט (קליפורניה), שנבנתה 15 שנים לפני צילום התמונה. מדובר באזור העתק הייוורד (אנ').

מדידות

לַיְדִיעָה כיצד קצבי הזחילה משתנים בזמן ובמרחב לאורך העתקים, יש השלכות חשובות על חיזוי התזמון, המיקומים והגדלים הפוטנציאליים של רעידות אדמה עתידיות, כמו גם המכניקה של התנהגות ההעתקים. מדידות של מתח בין-סיסמי, כמו גם דפוס הצימוד הקשור, הן קריטיות, מכיוון שהן חושפות את הכיסים שבהם מתח מצטבר' ועלולים להשתחרר בקרעים סייסמיים עתידיים^[2]^[ד]. התמונה משמאל המציגה הסטה של אבן שפה שנמשכה 15 שנים, היא דוגמה אופיינית ליכולת למדוד את קצב הזחילה האסייסמית באתר. הופעתה של גיאודזיה מבוססת חלל וטכניקות חישה מרחוק שפותחו לאחרונה, משמשות לניטור עיוות הקרום, על מנת לעקוב אחר זחילה אסיימית על העתק^[2]^[3]. סקרי תיאודוליט משמשים עם מערכי ליניאמנטים, כדי לעקוב אחר הזחילה. לאחר מכן ניתן להשתמש בנתונים אלה כדי לצמצם את היכולת הסייסמית של העתק לפעול שוב בעוצמה גבוהה^[4].

דוגמאות

זחילה אסיימית קיימת לאורך שבר קאלאברס בהוליסטר, קליפורניה (אנ'). הרחובות שחוצים את ההעתק בהוליסטר, מראים הסטה משמעותית^[5]^[4]. כמה בתים היושבים על השבר מעוותים במיוחד, אך עדיין ראויים למגורים. העיר מושכת גאולוגים וסטודנטים לגאולוגיה כמעט מדי שבוע.

דוגמאות אחרות להעתקים שחוו זחילה אסיימית כוללות שבר בסן אנדראס בקליפורניה וההעתק הצפון אנטולי בטורקיה^[6]. הזחילה לאורך שבר ה-מעקאמה (אנ') היא כ-8 מ"מ בשנה בממוצע, בהתאם לתנועה היציבה לאורך שאר מערכת השבירה של הייוורד (אנ').

יש הגורסים, שבמקטעים מסוימים לאורך קו ההעתק שבכיוון צפון-דרום בערבה, ישראל; ולאורך קו העתק הכרמל בכיוון דרום-מזרח - צפון-מערב, מתקיימת זחילה אסייסמית, המקבלת ביטוי בהסטות של מניפות סחף, וחסימת ערוצי זרימה הולוקניים^[ה]. בשנת 2021 התפרסם מאמר מדעי שייחס את הזחילה במקטעים הזוחלים הללו (שזוהו כאזורים בעלי שכבות הליט עבות בתת-הקרקע הרדודה), לאורך בקע ים המלח לנוכחותו ותכונותיו המכניות של ההליט, מה שככל הנראה מאפשר עיוות פלסטי ומעבר לחיזוק מהירות מתחת לפני השטח הרדודים ומקדם זחילה^[7]. מספר שנים קודם לכן, זיהו אותם חוקרים במקטע הצפוני של עמק הירדן (מדרום לכנרת ועל בסיס מדידות גאודטיות מתחנות GPS), שיעור זחילה שנתי ממוצע של 2.5 מ"מ +/- 0.8 מעומק של 1.5-1 קילומטר ועד לפני השטח^[3]^[ו]

ביאורים

^ מכיוון שהאצטדיון בנוי ישירות על העתק הייוורד, הוא נבנה משני חצאים, הצד המזרחי נבנה לתוך הגבעות, בעוד שהצד המערבי הכיל את המבנה הראשי, וביניהם עובר קו השבר בכיוון צפון-דרום. מפרקי התפשטות הוצבו במקום שבו התחברו שני הצדדים, מה שאיפשר להם לנוע בנפרד במהלך רעידת אדמה. תנועת ההסטה האופקית הימנית לאורך קו ההעתק (שהוא בכיוון צפון-דרום), מסיטה את החצי המזרחי של המבנה דרומה (ביחס לחצי המערבי שנע צפונה ביחס למזרחי) בקצב של 1.2 מ"מ לשנה בממוצע רב שנתי גס. ככל שהקצב הנ"ל נכון, הרי שמשנת 1923 ועד נובמבר 2024, ההסטה אמורה להגיע ל-121.2 מ"מ). סימוכין כאן.
^ כלומר, מעוות סייסמי שהתרחש בעת רעידת אדמה, אך בעומק, לאחר הרעידה העיקרית והרעידות העוקבות, או אפילו במקביל לאחרונות, תתרחש החלקה אסייסמית בעומק הקרום הרדוד. מקרה לדוגמה הוא בעקבות רעידת האדמה בטאיוואן בשנת 2013 – סימוכין ראו כאן, וגם כאן.
^ זהו למעשה המכניזם להתרחשות רעידות עוקבות.
^ בפיזיקה, קבוע צימוד או פרמטר צימוד (או, פשוט יותר, צימוד), הוא מספר שקובע את עוצמת הכוח המופעל באינטראקציה. במקור, קבוע הצימוד קשר את הכוח הפועל בין שני גופים סטטיים ל"מטענים" של הגופים (כלומר המטען החשמלי עבור אלקטרוסטטיקה והמסה עבור כוח הכבידה הניוטוני) חלקי המרחק בריבוע.
^ במאמר מדעי שעוסק בנושא על אזור הוליסטר שבקליפורניה נכתב, שתצפיות גיאודטיות בשולי לוחות פעילים רבים, חושפות תנועה אסייסמית יציבה יחסית במהלך הזמן שבין רעידות אדמה גדולות. ייתכן שהתופעות בערבה ולמרגלות הכרמל, וכן במרחב שבין ים המלח לכנרת (כפי שנראה מיד להלן) שייכות לתחום זה של תצפיות. סימוכין ראו כאן.
^ לצפייה במקטע הצפוני של עמק הירדן שמסומן במפה הימנית בסימול JVF (דרום הכנרת), ראו כאן.

הערות שוליים

^ ¹ ² What is Geologic Material, Infoscripedia
^ ¹ ² Jean-Philippe Avouac, 2015, From Geodetic Imaging of Seismic and Aseismic Fault Slip to Dynamic Modeling of the Seismic Cycle, Annual Review of Earth and Planetary Sciences 43: pp. 233-271
^ ¹ ² Yariv Hamiel, Oksana Piatibratova, 2016, Creep Along the Northern Jordan Valley Section of the Dead Sea Fault, JGR - Solid Earth 43: pp. 2494-2501
^ ¹ ² Mitsuhiro Matsu'ura et al., 1986, Dislocation model for aseismic crustal deformation at Hollister, California, Journal of Geophysical Research: Solid Earth 91: pp. 12661-12674
^ Evans, K., F. et al., 1981, Propagating Episodic Creep and the Aseismic Slip Behavior of the Calaveras Fault North of Hollister, California, Journal of Geophysical Research: Solid Earth 86: pp. 3721-3735
^ Maor Kaduri, et al., 2017, The Implications of Fault Zone Transformation on Aseismic Creep: Example of the North Anatolian Fault, Turkey, AGU - Advancing Earth & Space Sciences 122: pp. 4208-4236
^ Yariv Hamiel, Oksana Piatibratova, 2021, Spatial Variations of Slip and Creep Rates Along the Southern and Central Dead Sea Fault and the Carmel–Gilboa Fault System, JGR - Solid Earth 126: pp. 1-17

[1] מכיוון שהאצטדיון בנוי ישירות על העתק הייוורד, הוא נבנה משני חצאים, הצד המזרחי נבנה לתוך הגבעות, בעוד שהצד המערבי הכיל את המבנה הראשי, וביניהם עובר קו השבר בכיוון צפון-דרום. מפרקי התפשטות הוצבו במקום שבו התחברו שני הצדדים, מה שאיפשר להם לנוע בנפרד במהלך רעידת אדמה. תנועת ההסטה האופקית הימנית לאורך קו ההעתק (שהוא בכיוון צפון-דרום), מסיטה את החצי המזרחי של המבנה דרומה (ביחס לחצי המערבי שנע צפונה ביחס למזרחי) בקצב של 1.2 מ"מ לשנה בממוצע רב שנתי גס. ככל שהקצב הנ"ל נכון, הרי שמשנת 1923 ועד נובמבר 2024, ההסטה אמורה להגיע ל-121.2 מ"מ). סימוכין כאן.

[3] כלומר, מעוות סייסמי שהתרחש בעת רעידת אדמה, אך בעומק, לאחר הרעידה העיקרית והרעידות העוקבות, או אפילו במקביל לאחרונות, תתרחש החלקה אסייסמית בעומק הקרום הרדוד. מקרה לדוגמה הוא בעקבות רעידת האדמה בטאיוואן בשנת 2013 – סימוכין ראו כאן, וגם כאן.

[4] זהו למעשה המכניזם להתרחשות רעידות עוקבות.

[6] בפיזיקה, קבוע צימוד או פרמטר צימוד (או, פשוט יותר, צימוד), הוא מספר שקובע את עוצמת הכוח המופעל באינטראקציה. במקור, קבוע הצימוד קשר את הכוח הפועל בין שני גופים סטטיים ל"מטענים" של הגופים (כלומר המטען החשמלי עבור אלקטרוסטטיקה והמסה עבור כוח הכבידה הניוטוני) חלקי המרחק בריבוע.

[11] במאמר מדעי שעוסק בנושא על אזור הוליסטר שבקליפורניה נכתב, שתצפיות גיאודטיות בשולי לוחות פעילים רבים, חושפות תנועה אסייסמית יציבה יחסית במהלך הזמן שבין רעידות אדמה גדולות. ייתכן שהתופעות בערבה ולמרגלות הכרמל, וכן במרחב שבין ים המלח לכנרת (כפי שנראה מיד להלן) שייכות לתחום זה של תצפיות. סימוכין ראו כאן.

[13] לצפייה במקטע הצפוני של עמק הירדן שמסומן במפה הימנית בסימול JVF (דרום הכנרת), ראו כאן.

[:0-2] ¹ ² What is Geologic Material, Infoscripedia

[:1-5] ¹ ² Jean-Philippe Avouac, 2015, From Geodetic Imaging of Seismic and Aseismic Fault Slip to Dynamic Modeling of the Seismic Cycle, Annual Review of Earth and Planetary Sciences 43: pp. 233-271

[:3-7] ¹ ² Yariv Hamiel, Oksana Piatibratova, 2016, Creep Along the Northern Jordan Valley Section of the Dead Sea Fault, JGR - Solid Earth 43: pp. 2494-2501

[:2-8] ¹ ² Mitsuhiro Matsu'ura et al., 1986, Dislocation model for aseismic crustal deformation at Hollister, California, Journal of Geophysical Research: Solid Earth 91: pp. 12661-12674

[9] Evans, K., F. et al., 1981, Propagating Episodic Creep and the Aseismic Slip Behavior of the Calaveras Fault North of Hollister, California, Journal of Geophysical Research: Solid Earth 86: pp. 3721-3735

[10] Maor Kaduri, et al., 2017, The Implications of Fault Zone Transformation on Aseismic Creep: Example of the North Anatolian Fault, Turkey, AGU - Advancing Earth & Space Sciences 122: pp. 4208-4236

[12] Yariv Hamiel, Oksana Piatibratova, 2021, Spatial Variations of Slip and Creep Rates Along the Southern and Central Dead Sea Fault and the Carmel–Gilboa Fault System, JGR - Solid Earth 126: pp. 1-17

[א]

[1]

[ב]

[ג]

[2]

[ד]

[3]

[4]

[5]

[6]

[ה]

[7]

[ו]