Вес зимнего снега и речная вода толкают горы Сьерра-Невада примерно на сантиметр или три восьмых дюйма, в то время как грунтовые и ручьи понижают прибрежные хребты примерно на половину этого. Эта нагрузка и летний отскок — подъем земли после того, как весь снег растаял и большая часть воды потекла под гору, — заставляет земную кору сгибаться, толкая и растягивая разломы штата, в том числе его крупнейший, Сан-Андреас.
Исследователи могут измерять эти вертикальные движения с помощью региональной глобальной системы позиционирования и, таким образом, рассчитывать напряжения в земле из-за водных нагрузок.
Они обнаружили, что в среднем разломы штата испытывали больше небольших землетрясений, когда эти сезонные изменения напряжения были максимальными.
Например, в центральном разломе Сан-Андреас в конце лета и в начале осени наблюдается учащение небольших землетрясений — с магнитудой более 2 — по мере уменьшения водной нагрузки в горах. Большинство людей не чувствуют землетрясений силой ниже 2 баллов.5.
Исследователи обнаружили, что разломы вдоль восточной окраины Сьерра-Невады резко увеличиваются в конце весны и в начале лета из-за этой сезонной разгрузки.
"Дело не в том, что все землетрясения случаются в сентябре. Сезон землетрясений не бывает ", — сказал Роланд Бургманн, профессор Земли и планетологии Калифорнийского университета в Беркли и старший автор статьи, опубликованной на этой неделе в журнале Science. «Все зависит от деталей нагрузки, места и геометрии разлома."
Хотя влияние этого ежегодного движения вверх и вниз гор, окружающих Центральную долину, невелико — увеличивая вероятность землетрясений максимум на несколько процентных пунктов — исследование дает сейсмологам информацию о том, как разрываются разломы и какие виды напряжений возникают. важно при возникновении землетрясений.
«Это исследование поддерживает идею о том, что ошибки государства критически подчеркнуты, так что эти небольшие возмущения могут влиять на цикл землетрясений и иногда способствовать сбоям», — сказал первый автор Кристофер Джонсон, аспирант Калифорнийского университета в Беркли. "Мы опережаем время по этим разным неисправностям."
Стресс землетрясения
Предыдущие исследования показали, что ежедневные стрессы, вызванные приливами и отливами в океане, похоже, не вызывают в Калифорнии малых или больших землетрясений. Однако в редких случаях чрезвычайно сильные землетрясения — мегатрясения — могут вызывать сильные землетрясения за тысячи миль от нас.
Ан 8.Землетрясение магнитудой 6 баллов, произошедшее в Индийском океане в 2012 году, вызвало 16 сильных землетрясений магнитудой более 5 баллов.5 по всему миру.
По словам Джонсона, величина напряжения, создаваемого сезонной нагрузкой воды в Калифорнии, аналогична напряжениям, вызванным сейсмическими волнами от далеких мегатрясений.
«Мы не видим увеличения землетрясений большой магнитуды из-за этих низкоамплитудных напряжений, вызванных сезонным накоплением воды», — сказал Джонсон. «Однако эти результаты показывают, что мы действительно наблюдаем корреляцию с небольшими землетрясениями, вызванными низкоамплитудными напряжениями."
Джонсон и Бургманн, члены сейсмологической лаборатории Беркли, изучили 3600 землетрясений за девять лет, 2006-2015 гг., И сопоставили их возникновение с рассчитанным пиковым напряжением в разломе, где они произошли.
Напряжение было рассчитано на основе величины деформации гор, измеренной системой GPS, с использованием моделей механики горных пород, которые прогнозируют изменения напряжения на разломах.
«Мы обнаружили, что в центральной части Сан-Андреаса в конце лета мы наблюдаем наибольшую сейсмичность, и это коррелирует с более значительными изменениями напряжения», — сказал Джонсон. "Это не во время сезона дождей; это большая разгрузка, которая приводит к большим напряжениям, потому что одна ошибка."
Интересно, что только напряжение сдвига, вызванное возвратно-поступательным движением скольжения, вызвало избыток землетрясений, а не изменения в сжатии, которые зажимают или разжимают разлом.
Исследователи также изучили все исторические крупные землетрясения силой более 5 баллов.5 с 1781 года, и наблюдалось несколько больше землетрясений при высоких напряжениях разгрузки воды, чем при низких.
«Мы смотрим на исторические записи для более крупных событий, и мы действительно видим эту сезонность, но мы еще не в той точке, где мы можем предоставить дополнительные доказательства для оценок опасности, которые сказали бы, что в эти периоды времени мы ожидаем более крупных землетрясений. ", — предупредил Джонсон.
По словам Бургманна, исследования призваны лучше понять, «что вызывает землетрясения». "Смотреть на реакцию на эти периодические нагрузки — все равно что проводить эксперимент по механике разломов в масштабе всей Калифорнии."