De San Andreas-fout, die langs de westkust van Noord-Amerika loopt en door dichte bevolkingscentra zoals Los Angeles, Californië, is een van de meest bestudeerde fouten in Noord-Amerika vanwege het aanzienlijke gevaarsrisico. Gebaseerd op het ongeveer 150-jarige herhalingsinterval voor aardbevingen met een kracht van 7,5 en het feit dat het meer dan 300 jaar geleden is dat dat gebeurde, de zuidelijke San Andreas-breuk wordt al lang "te laat" genoemd voor een dergelijke aardbeving. Al decenia, geologen vragen zich af waarom het zo lang geleden is dat er een grote breuk heeft plaatsgevonden. Nutsvoorzieningen, sommige geofysici denken dat de "aardbeving-droogte" gedeeltelijk kan worden verklaard door meren - of een gebrek daaraan.

Vandaag, op de jaarlijkse bijeenkomst van de Geological Society of America 2020, doctoraat student Ryley Hill zal nieuw werk presenteren met behulp van geofysische modellering om te kwantificeren hoe de aanwezigheid van een groot meer boven de breuk de timing van de breuk in het zuiden van San Andreas in het verleden zou kunnen hebben beïnvloed. Honderden jaren geleden, een gigantisch meer - Lake Cahuilla - in Zuid-Californië en Noord-Mexico bedekte delen van de Mexicali, keizerlijk, en Coachella-valleien, waar de zuidelijke San Andreas doorheen snijdt. Het meer diende als een belangrijk punt voor meerdere inheemse Amerikaanse bevolkingsgroepen in het gebied, zoals blijkt uit archeologische overblijfselen van fuiken en campings. Het droogt langzaam uit sinds de meest recente hoogwaterlijn (tussen 1000 en 1500 CE). Als het meer boven de San Andreas is opgedroogd en het gewicht van het water is verwijderd, zou dat kunnen helpen verklaren waarom de San Andreas-breuk in een droogte door aardbevingen zit?

Sommige onderzoekers hebben al een verband gevonden tussen hoge waterstanden op het meer van Cahuilla en breukbreuken door een 1, 000 jaar record van aardbevingen, geschreven in verstoorde bodemlagen die zijn blootgelegd in diep gegraven greppels in de Coachella-vallei. Hill's onderzoek bouwt voort op een bestaande hoeveelheid modellering, maar breidt zich uit met deze unieke 1, 000-jarig record en richt zich op het verbeteren van één sleutelfactor:de complexiteit van de waterdruk in rotsen onder het meer.

Hill onderzoekt de effecten van een meer op de timing van een breuk, bekend als meer laden. Meerbelasting op een breuk is het cumulatieve effect van twee krachten:het gewicht van het water van het meer en de manier waarop dat water kruipt, of diffuus, in de grond onder het meer. Het gewicht van het water van het meer dat op de grond drukt, verhoogt de druk op de rotsen eronder, ze verzwakken - inclusief eventuele aanwezige fouten. Hoe dieper het meer, hoe meer stress die rotsen hebben, en hoe groter de kans dat de fout uitglijdt.

Wat ingewikkelder is, is hoe de waterdruk in lege ruimtes in bodems en gesteente (poriewater) verandert in tijd en ruimte. "Het is niet dat [water] de fout smeert, " legt Hill uit. Het gaat meer om de ene kracht die de andere in evenwicht houdt, waardoor het gemakkelijker of moeilijker wordt om de fout te laten wijken. "Stel je voor dat je handen aan elkaar geplakt zijn, indrukken. Als je ze naast elkaar probeert te schuiven, ze willen niet zo gemakkelijk uitglijden. Maar als je je water tussen hen voorstelt, er is een druk die [je handen] naar buiten duwt - dat is in feite het verminderen van de stress [op je handen], en ze glijden heel gemakkelijk weg." Samen, deze twee krachten creëren een totale hoeveelheid spanning op de fout. Als die stress eenmaal een kritieke drempel heeft bereikt, de fout scheurt, en Los Angeles ervaart 'the Big One'.

Waar eerdere modelleringswerkzaamheden zich richtten op een volledig gedraineerde toestand, waarbij al het water van het meer recht naar beneden is gediffundeerd (en in één keer), Hill's model is complexer, het opnemen van verschillende niveaus van waterdruk in de sedimenten en rotsen onder het meer en het mogelijk maken dat de poriëndruk direct wordt beïnvloed door de spanningen van de watermassa. Dat, beurtelings, beïnvloedt het algehele foutgedrag.

Terwijl het werk aan de gang is, Hill zegt dat ze twee belangrijke antwoorden hebben gevonden. Wanneer het meerwater op zijn hoogst is, het verhoogt de spanningen voldoende om de tijdlijn te verleggen voor de fout die dat kritieke stresspunt iets meer dan 25% eerder bereikt. "Het meer zou deze [foutslip]-snelheid een klein beetje kunnen moduleren, " zegt Hill. "Dat is wat we denken dat de weegschaal misschien heeft doen doorslaan om de [fout] te laten mislukken."

Het algehele effect van het opdrogen van het Cahuilla-meer maakt het moeilijker voor een fout om te scheuren in zijn model, wijzend op de mogelijke relevantie ervan voor de recente stilte over de fout. Maar, Heuvel benadrukt, deze invloed verbleekt in vergelijking met tektonische krachten op continentaal niveau. "Als de poriedruk afneemt, technisch gezien, het fundament wordt sterker, " zegt hij. "Maar hoe sterk het wordt, is allemaal relevant voor tektonisch aangedreven slipsnelheden. Ze zijn veel, veel sterker."