Jordskælv i South Napa forbundet med sommerens grundvandsdip

En sommerudvidelse i jordskorpen forårsaget af ændringer i grundvand kan have udløst jordskælvet med størrelsesorden 6,0 i Californiens vinland i 2014, ifølge en ny undersøgelse.

Den 24. august kl. 2014 South Napa-jordskælv var det største jordskælv, der rystede San Francisco Bay Area siden jordskælvet på 6,9 Loma Prieta i 1989. Det var også det første jordskælv i regionen siden 1906, der brød igennem til overfladen, efterlader spænde asfalt og revnet jord i vinmarker langs fejlens længde.

Jordskælvet opstod 11,1 kilometer (6,7 miles) under San Pablo Bay -marsken langs West Napa Fault. Faldende mursten, affald og husholdningsgenstande dræbte to mennesker og sårede tæt på 300, og jordskælvet forårsagede omtrent en halv milliard dollars skade.

Jordens overflade er en collage af tynde, stive plader, der flyder på en varm, flydende interiør. Friktion forhindrer pladerne i at bevæge sig glat forbi hinanden, og der opbygges stress i klipperne, når pladerne trækker og skubber på hinanden. Jordskælv opstår, når stykker af jordskorpen glider forbi hinanden for at frigive denne stress.

I den nye undersøgelse i Journal of Geophysical Research :Solid Earth, en journal fra American Geophysical Union forskere rapporterer opdagelsen af ​​en ekspansion, der sker i jordskorpen hver sommer på stedet for jordskælvet i South Napa, øger belastningen på fejlen. Deres analyse tyder på, at sæsonmæssigt tilbagegående grundvand under Napa- og Sonoma -dalene, som flankerer fejlen, forårsager sommerudvidelse.

Undersøgelsens forfattere mener, at den ekstra sæsonbetonede stress kunne have været det sidste halm, der fik fejlen til at mislykkes i 2014.

"Du har en overordnet langvarig ophobning af stress på jorden, det sker fra standard pladetektoniske kræfter. Så har du en sæsonbestemt komponent, "sagde Meredith Kraner, en kandidatstuderende ved University of Nevada, Reno, og hovedforfatter til det nye studie. "Vi tror, ​​at sæsonbestanddelen kan have skubbet fejlen lidt mere mod fejl."

"Hvorfor skete [jordskælvet] i 2014 i forhold til ethvert andet år? Vi tror, ​​at det lige nåede sit bristepunkt, "Sagde Kraner.

Tidligere undersøgelser af jordskælvsmønstre i Californien har også observeret sæsonbetonede tendenser, med jordskælv, der forekommer oftere i sommermånederne. Den nye undersøgelse knytter denne sæsonmæssige effekt til et specifikt jordskælv og går dybere ind i, hvordan det kan have bidraget til tidspunktet for jordskælvet i 2014.

Undersøgelser som denne kunne forbedre modeller for prognoser for jordskælv ved at indarbejde lokaliserede, sæsonbetonede kilder til stress på fejl, som kan være vigtige jordskælvsudløsere, Sagde Kraner. Sæsonmæssige påvirkninger varierer mellem fejlsystemer, men de nuværende modeller er kun afhængige af det overordnede, langsigtede bevægelser af jordskorpen.

"Selvom denne undersøgelse lover at forbedre prognosemodeller ved at tilskynde agenturer til at inkludere tidsafhængig information, vi kan bare ikke forudsige jordskælv, "Kraner sagde." Det er lovende, men vi kan stadig ikke forudsige noget. "

Sommerstress

Den nye undersøgelse finder, at Jorden spreder sig vandret, nogenlunde øst-vest, i løbet af sommeren i det område, hvor fejlen brød i 2014. Denne spredning når et højdepunkt på 3 millimeter i slutningen af ​​august til begyndelsen af ​​september.

Om vinteren, skorpen trækker sig i samme grad en maksimal sammentrækning i slutningen af ​​januar til begyndelsen af ​​februar. Dette sæsonmæssige ekspansions- og sammentrækningsmønster skete årligt i de otte år før jordskælvet i South Napa.

Kraner observerede disse sæsonbevægelser i Jorden ved hjælp af en række GPS -stationer i hele det vestlige USA. Hver station rapporterer sin placering ned til millimeter.

"Vi fandt ud af, at udvidelsen sker hver sommer, og vi mener, at det forårsager en generel frigivelse af spændingstrykket på fejlen, som vi mener gør fejlen mere tilbøjelig til at glide i sommermånederne, "Sagde Kraner.

Kraner and her colleagues believe seasonal fluctuations in groundwater, whether from pumping or other changes, are likely the source of the seasonal expansion and contraction. The weight of groundwater flexes the Earth's crust, and changes in groundwater have been associated with earthquakes around the world. For eksempel, the unloading of water weight as the Sierra Nevada snowpack melts each spring has been connected to increased frequency of earthquakes in the summer in California.

The new study shows the observed seasonal expansion over the fault is consistent with the waxing and waning of water under Napa and Sonoma, two long valleys that run parallel to each other, divided by the Mayacamas Mountains. Groundwater basins within the valleys supply water to the region's famous wineries. The West Napa Fault runs between the valleys on the eastern edge of the mountains.

As water levels under the valleys fall during the summer, the ground over the valleys sinks and contracts. Satellite data shows the land sinking in the Napa and Sonoma valleys in the summer, consistent with shrinking groundwater volume. Eastern and western GPS stations within Sonoma Valley also move closer together in summer, showing a contraction over the groundwater basin, which would be expected as groundwater diminishes.

This contraction above the groundwater basins pulls on the mountainous land between the valleys, causing the land between the valleys to stretch. This is the seasonal expansion Kraner and her colleagues observed using GPS that they believe adds stress to the fault.

The researchers ruled out other factors, like changes in air temperatures, the Sierra Nevada snowpack and the extended 2011-2017 California drought, as the cause of the local changes.

"We think it's more of a localized effect, something related to the groundwater system. We don't know if it is groundwater pumping specifically, or something related to how the natural aquifer system works, or a combination, " Kraner said.

Denne historie er genudgivet med tilladelse til AGU Blogs (http://blogs.agu.org), et fællesskab af jord- og rumforskningsblogs, vært for American Geophysical Union. Læs den originale historie her.