Вопросы и ответы: Высыхание озера Солтон-Си сдерживает землетрясения, но пока
Южный конец разлома Сан-Андреас, проходящего прямо под озером Солтон-Си в Южной Калифорнии, в настоящее время представляет наибольшую сейсмическую опасность в штате, однако в этом районе не происходило крупных землетрясений уже более 300 лет.
Новое исследование в журнале Nature, проведенное учеными из Университета штата Калифорния в Сан-Диего в сотрудничестве с Океанографическим институтом Скриппса, показало, что по мере высыхания Солтон-Си нагрузка на эту часть разлома уменьшалась, потенциально откладывая землетрясение, которое могло бы опустошить Лос-Анджелес.
Озеро Солтон-Си, являющееся остатком гораздо более крупного древнего озера Кауилья, многократно пересыхало и наполнялось из-за климатических колебаний. Ваше исследование показало, что за последнюю тысячу лет крупные землетрясения происходили каждый раз, когда уровень воды в озере достигал максимума, примерно каждые 180 лет. Почему?
Хилл: Древнее озеро Кауилья вмещало примерно в 40 раз больше воды, чем нынешнее Солтон-Си, и занимало площадь в шесть раз больше. Озеро периодически наполнялось и высыхало за последние 1000 лет. Когда озеро наполнялось, оно было достаточно большим, чтобы изгибать верхнюю часть земной коры. Это похоже на изгибание линейки посередине, что «разжимает» две стороны разлома и заставляет его проскальзывать.
Другой эффект связан с самой жидкостью озера. Это вызывает повышение порового давления, что также облегчает проскальзывание разлома. Хорошая аналогия — шайба на столе для аэрохоккея. Повышение порового давления от жидкости подобно включению воздуха — оно выталкивает две стороны разлома, облегчая скольжение и вызывая землетрясение.
Озеро Солтон-Си переживает относительно засушливый период с 1730-х годов — 300 лет назад. Лос-Анджелес к северо-западу с тех пор пережил множество разрушительных землетрясений, зародившихся в Южном Сан-Андреасе, но ни одно из них не превысило магнитуду 7,0 по шкале Рихтера. Объясняет ли этот сухой период, почему?
Хилл: Высыхание последнего озера в небольшой степени способствует «зажиманию» разлома. Однако это не полностью объясняет, почему за это время у нас не было крупного землетрясения. У нас есть прямые геодезические измерения на этом участке разлома Сан-Андреас. Независимо от незначительных эффектов «зажима» от высыхания последнего озера, накопление напряжения от движения тектонических плит за последние 300 лет значительно возросло и должно высвободиться. Если все это напряжение высвободится одновременно, разлом в настоящее время имеет потенциал для крупного землетрясения (магнитудой 7,0+).
Значит, «Большое» землетрясение все еще назрело?
Вайнгартен: Да. Тектоника плит воздействует на разломы по всему миру каждый день. Мы знаем из физики землетрясений, что чем дольше напряжение на разломе не снимается, тем выше вероятность крупного землетрясения. Эта теория верна для Южного Сан-Андреаса, который представляет наибольшую сейсмическую опасность в штате.
Геологическая служба США (USGS) оценивает, что у Южного Сан-Андреаса примерно в три раза больше шансов, чем у Северного Сан-Андреаса, стать источником землетрясения магнитудой M7.5+ в следующие 30 лет (17,3% против 5,7% соответственно). На Северном Сан-Андреасе произошло Великое землетрясение в Сан-Франциско 1906 года с оценочной магнитудой M7.9.
Хилл: Однако мы не можем с уверенностью определить, высвободится ли все накопленное напряжение сразу в одном крупном событии (наихудший сценарий) или оно высвободится серией нескольких более мелких землетрясений (наилучший сценарий).
Что ваша команда исследует дальше?
Вайнгартен: Нас интересуют все взаимодействия флюидов и разломов, происходящие в земной коре. В конечном счете, наша цель — лучше понять физику землетрясений — как естественных, подобных тем, что на Сан-Андреасе, так и вызванных деятельностью человека, как в Оклахоме и других штатах, добывающих нефть и газ.
Хилл: В 2016 году в центральной Оклахоме произошло три землетрясения магнитудой 5.0+, связанные с закачкой сточных вод от гидроразрыва пласта в недра. Эти землетрясения нанесли значительный структурный ущерб. Цель — лучше понять, как снизить сейсмическую опасность, вызываемую человеком при закачке сточных вод. Подобно работе по Сан-Андреасу, мы строим физические модели, чтобы понять напряжения и поровое давление внутри Земли.