Напряжение в разломах Калифорнии достигло рекордного уровня за 1000 лет: открытие «сейсмических ворот»

Ученые обнаружили, что тектоническое напряжение в районе разломов Сан-Андреас и Сан-Хасинто в Южной Калифорнии достигло рекордного уровня за последние 1000 лет. Исследователи ввели новое понятие — «сейсмические ворота» в районе перевала Кахон, которые могут определить, останется ли землетрясение в пределах одного разлома или затронет обе системы одновременно.

Новое исследование под руководством доктора Лилиан Буркхард из Бернского университета реконструировало 1000-летнюю историю землетрясений вдоль южных сегментов разломов Сан-Андреас и Сан-Хасинто. Команда разработала физическую четырехмерную модель сейсмического цикла, которая отслеживает поведение разломов в трех измерениях и изменения во времени.

Модель показала, что уровень напряжения в регионе сейчас выше, чем в любой другой момент за последнее тысячелетие. На сегменте Сан-Хасинто-Бернардино напряжение достигло 3,6 МПа, что превышает все зафиксированные значения за 1000-летний период моделирования. Соседний сегмент Мойав-Саут разлома Сан-Андреас в настоящее время испытывает напряжение в 2,8 МПа.

«Модель отслеживает, как каждое землетрясение меняет напряжение на соседних сегментах разлома, как напряжение накапливается в тихие промежутки между событиями и как глубокие слои коры медленно расслабляются после крупных разрывов», — объясняет Буркхард.

Ключевым открытием стало описание перевала Кахон как «сейсмических ворот» — узла, который может влиять на распространение разрыва. Исторические примеры показывают оба сценария: землетрясение в Форт-Тихоне 1857 года остановилось в этом месте, тогда как землетрясение в Райтвуде 1812 года пересекло узел и затронуло обе системы разломов.

«Концепция сейсмических ворот отражает нечто важное в том, как работают стыки разломов. Перевал Кахон не просто блокирует или направляет землетрясения: он реагирует на условия напряжения, и эти условия меняются на протяжении столетий», — поясняет Буркхард.

Исследователи обнаружили, что решающим фактором является не только абсолютный уровень напряжения на отдельном разломе, но и то, насколько близки эти показатели на двух системах разломов. Когда напряжение достигает одинаково высоких значений на обоих разломах, условия становятся более благоприятными для крупного разрыва, пересекающего узел и распространяющегося через обе системы.

«Так что тревожно не только то, что напряжение достигает исторических максимумов, но и то, что относительные условия напряжения между двумя системами разломов приближаются к диапазону, который мы связываем с крупными разрывами, пересекающими оба разлома одновременно — а это сценарий с гораздо более серьезными последствиями для региона», — говорит Буркхард.

Землетрясение, затрагивающее оба разлома через перевал Кахон, может оказаться гораздо более разрушительным, чем ограниченное одной системой. Оно может затронуть густонаселенные районы Большого Лос-Анджелеса, Сан-Бернардино, Риверсайд и долину Коачелла. Сам перевал Кахон содержит важные транспортные коридоры, железнодорожные линии и энергетическую инфраструктуру.

При этом Буркхард подчеркивает, что исследование не является предсказанием.

«Исследование не является предсказанием того, когда произойдет землетрясение. Мы можем сказать, что система находится в критическом напряжении, и такие физические модели, как наша, дают более четкую картину диапазона сценариев, к которым мы должны быть готовы. Эта информация важна для оценки опасности, планирования инфраструктуры и готовности к чрезвычайным ситуациям», — заключает Буркхард.

Исследование опубликовано в Journal of Geophysical Research: Solid Earth.