במהלך רעידות אדמה חזקות, קרקע מוצקה מתנהגת לפעמים כנוזל, זורמת במדרונות וגורמת לשקיעה של מבנים. תופעה זו, המאפיינת קרקעות ספוגות מים, גורמת לעתים נזקים קשים יותר מרעידות האדמה עצמן

רעידת האדמה הקשה שהתרחשה לאחרונה באי סולאווסי שבאינדונזיה הניבה סרטונים של מבנים שלמים הגולשים על פני הקרקע, ודיווחים על "נהרות של חול" ששטפו רחובות ומבנים ועל בני אדם שנקברו בתוך הבוץ. זוהי תופעה מוכרת, המתרחשת לרוב במהלך רעידות אדמה חזקות: למשך פרק זמן קצר, הקרקע המוצקה מתחילה לפתע להתנהג כמו נוזל.

תופעה זו נקראת "התנזלות קרקע", והיא נוטה להתרחש בקרקעות רוויות מים, חוליוֹת (המורכבות מגרגרי חול) ולא-דחוסות. במהלך רעידת אדמה, מתרחשות בתוך שניות אחדות תזוזות מהירות בתוך הקרקע, הלוחצות את גרגרי החול זה לזה, דוחסות אותם ומקטינות את החללים שהיו ביניהם קודם לכן. המים שמילאו את החללים האלה נדחסים גם הם, הלחץ שלהם עולה והם נדחפים מתוך הקרקע הדחוסה אל מקומות שהלחץ בהם נמוך יותר, לרוב כלפי מעלה אל פני האדמה.

אם הלחץ הפתאומי שהופעל על הקרקע הרוויה חוזר על עצמו בקצב מהיר מספיק, כפי שאכן קורה לעתים במהלך רעידות אדמה, למים אין מספיק זמן כדי להיחלץ מתוכה, והלחץ שלהם עשוי לגדול ולגבור על הלחץ (הכוח) המלכד את גרגרי החול. הקרקע מאבדת את המבנה שלה ואת יציבותה, והיא עשויה להתחיל לזרום כמו נוזל.

צילומי לוויין של רעידת האדמה באינדונזיה מראים שכונות שלמות נעות על הקרקע המתנזלת | מתוך סרטון של Breakthrough
צילומי לוויין של רעידת האדמה באינדונזיה מראים שכונות שלמות נעות על הקרקע המתנזלת | מתוך סרטון של Breakthrough

מבחינה מכנית, ניתן לדמות את התופעה לכוח המחזיק ערמת מטבעות אנכית בין האצבע לאגודל. הכוח שהאצבעות מפעילות על המטבעות מחזיק אותם יחד במבנה יציב. כוח זה נקרא "מאמץ אנכי אפקטיבי" (effective stress), וכאשר הוא קטן מערך מסוים, ערמת המטבעות עלולה להתמוטט. על ערמת המטבעות המוחזקת בין האצבעות אפשר גם להפעיל כוח מאוזן, במטרה למוטט את הערמה; מעל עוצמה מסוימת, הכוח יצליח להתגבר על החיכוך שבין המטבעות הדחוסים ולהרוס את מבנה הערמה. כוח זה נקרא "כוח גזירה" (shear force).

כמו בערמת המטבעות, גם הקרקע מורכבת מחלקיקים המפעילים זה על זה מאמץ אנכי אפקטיבי המחזיק אותם יחד, ותכונה זו משפיעה, למשל, על אופי המבנים שניתן לבנות על גביה. קרקע תעבור התנזלות כאשר לחץ המים שבתוכה מפעיל כוח גזירה גדול יותר מאשר המאמץ האנכי האפקטיבי בין גרגרי החול שמהם היא מורכבת.

כאשר קרקע עוברת התנזלות, היא מאבדת מיציבותה, נסדקת ועשויה לגלוש במורד מדרונות ששיפועם קטן משתי מעלות. התנזלות קרקע היא אחד הגורמים העיקריים לנזק הנגרם למבנים ולתשתיות כתוצאה מרעידות אדמה. ברעידה הקשה שהתרחשה בעיר ניאיגטה שביפן בשנת 1964, מבנים שלמים שקעו בחלקם אל תוך הקרקע ונותרו לעמוד שלמים כשהם נוטים על צידם.

כאשר התנזלות הקרקע מתרחשת בשכבת קרקע עמוקה המכוסה בשכבת קרקע קשיחה או יבשה יותר, השכבה התחתונה שעברה התנזלות עשויה לפרוץ מבעד לשכבה העליונה ולפלוט אל פני השטח מים רוויים בחול. תופעה זו מכונה "הרי געש של חול" (sand volcanoes) והיא התרחשה, למשל, בצורה נרחבת ברעידת האדמה שפקדה את דרום ניו-זילנד בשנת 2011, שם מעריכים כי התופעה גרמה לנזק כלכלי רב יותר מאשר תזוזת הקרקע עצמה.

הקרקע מתנזל והבתים מתחילים לשוט. צילום של רעידת האדמה באינדונזיה השנה | מתוך סרטון של העיתון Guardian
הקרקע מתנזל והבתים מתחילים לשוט. צילום של רעידת האדמה באינדונזיה השנה | מתוך סרטון של העיתון Guardian