Gammel sø bidrog til tidligere San Andreas-fejlbrud

San Andreas-fejlen, som løber langs Nordamerikas vestkyst og krydser tætte befolkningscentre som Los Angeles, Californien, er en af ​​de mest undersøgte fejl i Nordamerika på grund af dens betydelige farerisiko. Baseret på dets omkring 150-årige gentagelsesinterval for jordskælv med en styrke på 7,5 og det faktum, at det er mere end 300 år siden, det skete, den sydlige San Andreas-forkastning er længe blevet kaldt "forfalden" for et sådant jordskælv. I årtier, geologer har undret sig over, hvorfor det er så længe siden, der er sket et større brud. Nu, nogle geofysikere mener, at "jordskælvetørken" delvist kan forklares af søer - eller mangel på samme.

I dag, ved Geological Society of America's 2020 årsmøde, Ph.d. studerende Ryley Hill vil præsentere nyt arbejde ved hjælp af geofysisk modellering for at kvantificere, hvordan tilstedeværelsen af ​​en stor sø, der ligger over forkastningen, kunne have påvirket brudtidspunktet på det sydlige San Andreas tidligere. For hundreder af år siden, en gigantisk sø - Lake Cahuilla - i det sydlige Californien og det nordlige Mexico dækkede dele af Mexicali, Kejserlig, og Coachella Valleys, som det sydlige San Andreas skærer igennem. Søen tjente som et nøglepunkt for flere indianske befolkninger i området, som det fremgår af arkæologiske rester af fiskefælder og campingpladser. Det har langsomt tørret ud siden dets seneste højvandsmærke (mellem 1000 og 1500 e.Kr.). Hvis søen over San Andreas er udtørret, og vægten af ​​dens vand er blevet fjernet, kunne det hjælpe med at forklare, hvorfor San Andreas-forkastningen er i et jordskælvstørke?

Nogle forskere har allerede fundet en sammenhæng mellem høje vandstande på Lake Cahuilla og fejlbrud ved at studere en 1, 000 års rekord for jordskælv, skrevet i forstyrrede lag af jord, der er blotlagt i dybt gravede skyttegrave i Coachella-dalen. Hills forskning bygger på en eksisterende modelsamling, men udvides til at inkorporere denne unikke 1, 000 års rekord og fokuserer på at forbedre én nøglefaktor:kompleksiteten af ​​vandtryk i klipper under søen.

Hill udforsker virkningerne af en sø på en fejls brudtidspunkt, kendt som søbelastning. Søbelastning på en forkastning er den kumulative effekt af to kræfter:vægten af ​​søens vand og måden, hvorpå vandet kryber, eller diffunderer, ned i jorden under søen. Vægten af ​​søens vand, der presser ned på jorden, øger belastningen på klipperne under den, svække dem - inklusive eventuelle fejl, der er til stede. Jo dybere søen er, jo mere stress disse sten er under, og jo mere sandsynligt er det, at fejlen glider.

Hvad der er mere kompliceret er, hvordan trykket af vand i tomme rum i jord og grundfjeld (porevand) ændres over både tid og rum. "Det er ikke det, at [vand] smører fejlen, Hill forklarer. Det handler mere om, at en kraft balancerer en anden, gør det lettere eller sværere for fejlen at vige. "Forestil dig dine hænder klistret sammen, trykke ind. Hvis du prøver at glide dem side om side, de vil ikke glide særlig let. Men hvis du forestiller dig vand mellem dem, der er et pres, der presser [dine hænder] ud – det er dybest set at reducere stresset [på dine hænder], og de glider virkelig nemt." Sammen, disse to kræfter skaber en samlet mængde stress på fejlen. Når først den stress bygger op til en kritisk tærskel, fejlen går i stykker, og Los Angeles oplever "den store".

Hvor tidligere modelleringsarbejde fokuserede på en fuldt drænet tilstand, hvor alt søvandet er diffunderet lige ned (og på én gang), Hills model er mere kompleks, at inkorporere forskellige niveauer af porevandstryk i sedimenterne og klipperne under søen og tillade poretrykket at blive direkte påvirket af spændingerne fra vandmassen. At, på tur, påvirker den overordnede fejladfærd.

Mens arbejdet pågår, Hill siger, at de har fundet to nøglesvar. Når søvandet er på sit højeste, det øger spændingerne nok til at skubbe tidslinjen for fejlen til at nå det kritiske belastningspunkt lidt over 25 % hurtigere. "Søen kunne modulere denne [fejlslip] rate bare en lille smule, " siger Hill. "Det er, hvad vi tror, ​​måske væltede vægten for at forårsage fejlen."

Den overordnede effekt af, at Lake Cahuilla tørrer op, gør det sværere for en fejl at briste i hans model, peger på dens potentielle relevans for den seneste stilhed på fejlen. Men, Hill understreger, denne indflydelse blegner i sammenligning med tektoniske kræfter på kontinentskala. "Når poretrykket falder, teknisk set, grundfjeldet bliver stærkere, " siger han. "Men hvor stærk det bliver, er alt relevant for tektonisk drevne sliprater. De er meget, meget stærkere."