חידושים בהערכת פעילות העתקים בנגב - תוצאות משמעותיות ממחקר סלעים ביציבות גבולית (Precariously balanced rocks).

חידושים בהערכת פעילות העתקים בנגב - תוצאות משמעותיות ממחקר סלעים ביציבות גבולית (Precariously balanced rocks).

ב- 19 בנובמבר יתקיים יום עיון בנושא סיכונים סיסמיים באוניברסיטת בן גוריון. ביום העיון יוצגו תוצאות של מחקר חדשני שמגיע בימים אלו לסיומו, בהובלת ירון פינצי משלוחת מצפה רמון. 

סיכונים סיסמיים משפיעים על חיינו במישרין ובעקיפין – החל מהגדרות בתקני הבניה המשפיעות על מחיר בתי המגורים ועד סיכון מוחשי לתשתיות לאומיות ועיכוב בפיתוח תחנות כח גרעיניות. הערכת הסיכון הסיסמי חשובה לכלכלה ולתעשייה וכמובן גם לשיפור ההיערכות לקראת אסון כתוצאה מרעידת אדמה. המחקר מיישם בנגב שיטה חדשנית לניתוח פעילות העתקים המבוססת על ניתוח יציבות של סלעים מטים לנפול (PBR) אשר ניצבים באזורים פעילים סיסמית במשך אלפי שנים ומעידים על העצמה המרבית של תנודות קרקע אשר התרחשה מאז שנוצרו.

מטרת המחקר הינה להתאים את שיטת ניתוח יציבות הסלעים לתנאים הגיאולוגיים בנגב וליישמה במסגרת הערכת הסיכון הסיסמי בערבה ובנגב. 

הגדרת מאפייני הסיכון בתקן התכנון והבנייה הישראלי (ת"י 413),  מסתמכת על תיעוד של רעידות אדמה היסטוריות והערכה של המגניטודה שלהם לפי מידת הנזק שנגרם בעקבותיהם. שיטה זו בעלת חסרונות רבים: מחסור בתיעוד היסטורי של רעידות מוביל להערכה לא מדויקת של המגניטודה במקומות נידחים, קושי בקביעת המגניטודה על פי מידת הנזק המדווח במסמכים היסטוריים, התעלמות מנתונים רבים נוספים של ההעתק כגון קצב ההחלקה ודפוס הדפורמציה , ומיצוע של פרק זמן קצר יחסית (במונחים גיאולוגים).

שיטת ה- PBR  המיושמת במחקר זה מאפשרת את קביעת עוצמת רעידות הקרקע המקסימלית שהתרחשה במרחב בסקלת זמן של אלפי ועשרות אלפי שנים ובכך מאפשרת לשפר באופן משמעותי את מפת הסיכונים של הנגב. 

מהלך המחקר:

בסיס המחקר כלל סקר שטח מקיף על פני שטח נרחב מאוד של הנגב, והתמקד בעיקר באתרים הסמוכים להעתקים. השיטה הבסיסית של ה- PBR, המיושמת גם במקומות אחרים בעולם, מתבססת על גופי סלע גדולים (בולדרים) שהתנתקו ממצוקים, התגלגלו ונעצרו כך שהם מאוזנים בזווית בלתי יציבה על בסיסם. בנגב, אופי הגיאולוגיה והמסלע גורם לכך שלאורך מצוקים רבים ניתן למצוא עמודי סלע גבוהים וצרים שהתנתקו מהמצוק המרכזי אך עדיין מחוברים בבסיסם לשכבה הרכה שמתחתם. עמודי סלע אלו, עם ההתאמות הנדרשות, נכללו גם הם במחקר, ויכולים לתרום רבות להערכת הסיכונים הסיסמיים באזור. במהלך הסקר מופו כ- 80 סלעי PBR (בולדרים ועמודי סלע).  המיפוי כלל איתור וצילום של הסלע באופן המאפשר לאפיין היטב את הגיאומטריה שלו. גיאומטרית הסלע והזווית בה הוא מונח מאפשרת לקבוע את עוצמת הסף של רעידות הקרקע הדרושות להפלתו. על מנת לקבוע את משך הזמן בו מוצב הסלע בזווית זו, תארכנו את האבק שהצטבר תחת הסלע.

אתגר מיוחד עמו התמודדנו במחקר, היה להעריך את יציבותם של עמודי הסלע הרבים שנמצאו במרחב הנגב. כיוון שעמודי הסלע עדיין מחוברים בבסיסם, הכוח הדרוש להפלתם הינו מעט גדול יותר מאשר הכוח הדרוש להפלת בולדר מנותק. עם זאת, העובדה שעמוד מחובר בבסיסו עשויה לאפשר הגברה של התנודות הסיסמיות בעת רעידת אדמה. עמודים צרים וגבוהים במיוחד (כ 10-40 מ' גובה, וברוחב של מטרים בודדים) עשויים לפתח תנועת רזוננס משום שהתדירות העצמית שלהם נמצאת בטווח תדירות הגלים הסיסמיים (1-10 HZ). בכדי לאמת חישובים אנליטיים של תדירות עצמית, צוות המחקר התקין מדי-תאוצה על גבי עמוד סלע על מצוק מכתש רמון. המדידות הראו כי תנועת העמודים התמירים (בתדרים הסיסמיים) אכן מוגברת משמעותית ביחס לתנועת המצוק, ולכן הם רגישים במיוחד לתנודות קרקע מרעידות אדמה רחוקות אך חזקות (לאורך העתקי ים המלח והערבה).

 


התקנת מדי התאוצה על עמוד הסלע במכתש רמון. ההתקנה נעשתה באמצעות ציוד גלישה, תוך הצבת גשר בין המצוק לעמוד הסלע. מדידת תנודות העמוד אישרה את חישובי התאוצה העצמית של העמוד והעידה על הגברה משמעותית של תנודתו. 

תוצאות המחקר:

סקר השטח הוביל לגילוי עשרות (כ-80) עמודי סלע ובולדרים בלתי יציבים, מתוכם כ-15 תוארכו ונמצא שהם עתיקים ולכן משמעותיים לקביעת עמת רעידות עבר. למשל, מספר סלעים בני יותר מ 1300 שנה, אשר דרושה עוצמת רעידות נמוכה יחסית על מנת להפילם, מעידים על כך שמאז המאה השביעית לספירה, סביר להניח שלא התרחשו במרכז הערבה רעידות אדמה בעצמה של מגניטודה ~7.5. הרחבת המחקר דרומה וצפונה תוכל לקבוע האם רעידות אדמה היסטוריות בערבה היו בעצמה נמוכה ממה שהוערך בעבר, ותוכל אולי להצדיק תיקון בהערכת הסיכון ובתקני הבניה במרחב כולו.

ניתוחי היציבות של ה- PBR, בשילוב עם תיארוך שימשו להערכת מגניטודה מקסימלית על העתקי המרחב בגישה דטרמניסטית ולהכנת מפות תאוצת קרקע מרבית. תוצאות מחקר הPBR הוטמעו במודלים סיסמוטקטוניים המשמשים לניתוח הסתברותי של סיכון (PSHA). ספציפית, בסיס הנתונים הקיים מעיד על כך שהמגניטודה המרבית שהתרחשה לאורך מקטעים מסוימים של העתקי הנגב והערבה הינה נמוכה באופן משמעותי ממה שמקובל בתקן הבניה הישראלי (מגניטודה 4 לעומת 5.5, ו-6.5 לעומת 7.5 בהתאמה).

על מנת להקל על המשך מחקר בגישת ה-  PBR בארץ, ולהטמיע את השימוש בה, אנו מקימים כיום פלטפורמת מחקר מקוונת הכוללת גישה יעילה לכל נתוני ה- PBR ולכלי ניתוח יציבות ומשמעויות סיכון במרחב.