Сегодня на ежегодном собрании Геологического общества Америки 2020 г.D. студент Райли Хилл представит новую работу с использованием геофизического моделирования для количественной оценки того, как присутствие большого озера над разломом могло повлиять на время разрыва на юге Сан-Андреаса в прошлом. Сотни лет назад гигантское озеро – озеро Кауилья – в южной Калифорнии и северной Мексике покрыло участки долин Мехикали, Империал и Коачелла, через которые пролегает южный Сан-Андреас. Озеро служило ключевым местом для множества коренных американцев в этом районе, о чем свидетельствуют археологические находки рыбных ловушек и кемпингов. Он медленно высыхает с момента своего последнего максимума (между 1000 и 1500 гг.
Н. Э.). Если озеро над Сан-Андреас высохло и вес воды из него был удален, может ли это помочь объяснить, почему разлом Сан-Андреас оказался в результате землетрясения и засухи??
Некоторые исследователи уже обнаружили корреляцию между высоким уровнем воды в озере Кауилья и разломами, изучая 1000-летнюю запись землетрясений, записанных в нарушенных слоях почвы, обнаженных в глубоко выкопанных траншеях в долине Коачелла. Исследования Хилла основываются на существующем объеме моделирования, но расширяются за счет включения этого уникального 1000-летнего опыта и сосредоточены на улучшении одного ключевого фактора: сложности давления воды в скалах под озером.
Хилл изучает влияние озера на время прорыва разлома, известное как нагрузка на озеро. Нагрузка озера на разлом – это совокупный эффект двух сил: веса воды в озере и того, как эта вода ползет или распространяется в землю под озером. Вес воды в озере, давящей на землю, увеличивает нагрузку на камни под ним, ослабляя их, включая любые присутствующие разломы. Чем глубже озеро, тем большему напряжению подвергаются эти породы и тем выше вероятность сдвига разлома.
Что еще сложнее, так это то, как давление воды в пустотах в почвах и коренных породах (поровая вода) изменяется как во времени, так и в пространстве. «Дело не в том, что [вода] смазывает неисправность», – объясняет Хилл. Это больше о том, что одна сила уравновешивает другую, что позволяет виноватому легче или труднее уступить дорогу. "Представьте, что ваши руки слиплись и вдавливают. Если вы попытаетесь сдвинуть их рядом, они не захотят легко соскользнуть.
Но если вы представите воду между ними, вы увидите давление, которое выталкивает [ваши руки] наружу – это в основном снижает нагрузку [на ваши руки], и они действительно легко скользят."Вместе эти две силы создают общую нагрузку на неисправность. Как только это напряжение достигает критического порога, разлом разрывается, и Лос-Анджелес переживает "Большой"."
Если предыдущая работа по моделированию была сосредоточена на полностью осушенном состоянии, когда вся вода в озере диффундировала прямо вниз (и за один раз), модель Хилла более сложна и включает различные уровни порового давления в отложениях и скалах под озером и позволяя напрямую влиять на поровое давление из-за напряжений водной массы. Это, в свою очередь, влияет на общее поведение неисправности.
Пока работа продолжается, Хилл говорит, что они нашли два ключевых ответа. Когда вода в озере максимальна, она увеличивает напряжения настолько, чтобы сдвинуть временную шкалу разлома, достигнув критической точки напряжения чуть более чем на 25% раньше. «Озеро может немного модулировать эту скорость [скольжения разлома]», – говорит Хилл. "Это то, что, по нашему мнению, может склонить чашу весов к [вине] сбоям."
Общий эффект высыхания озера Кауилья усложняет разрыв разлома в его модели, указывая на его потенциальную значимость для недавнего затишья на разлете.
Но, подчеркивает Хилл, это влияние бледнеет по сравнению с тектоническими силами континентального масштаба. «Технически по мере уменьшения порового давления коренная порода становится прочнее», – говорит он. "Но насколько сильным он становится, все зависит от скорости скольжения, обусловленной тектоническими факторами. Они намного, намного сильнее."