Разлом Сан-Андреас находится под беспрецедентным напряжением

Фото из открытых источников

Наша планета обычно довольно сдержанна: её кора движется медленно, тектонические плиты разрываются или сталкиваются друг с другом с почти незаметной скоростью. Только когда давление при этих сверхмедленных столкновениях превышает критическую точку, мы ощущаем их последствия на собственном опыте, но когда это происходит, последствия могут быть катастрофическими.

В качестве примера можно привести землетрясение в Сан-Франциско 1906 года, в результате которого погибли тысячи людей, было разрушено более 80 процентов города, а часть Калифорнии сместилась более чем на 2,5 метра за считанные секунды. Виновником стал разлом Сан-Андреас, где Тихоокеанская плита встречается с Североамериканской плитой.

Именно здесь, под самым густонаселенным штатом США, две тектонические плиты ведут ожесточенную борьбу геологического масштаба: каждая борется с другой, пытаясь двигаться в противоположных направлениях по всему земному шару. Давление этого противостояния нарастало, нарастало и нарастало – и в конце концов, как и в 1906 году, оно взорвется. Главный вопрос… когда?

Новое исследование, опубликованное в Journal of Geophysical Research: Solid Earth, конечно же не указывает точную дату следующего крупного землетрясения. Однако оно дает представление о том, как сейчас обстоят дела в районе разлома и что может потребоваться для того, чтобы вся система взорвалась.

«Модель отслеживает, как каждое землетрясение изменяет напряжение на соседних участках разлома, как накапливается напряжение в периоды затишья между событиями и как более глубокие слои земной коры постепенно расслабляются после крупных разрывов», — пояснила соавтор исследования Лилиан Буркхард из Отдела космических исследований и планетологии Физического института Бернского университета. «Это позволяет нам понять, как напряжения в системе разломов накапливаются на протяжении столетий».

Команда создала подробную физическую модель геологии Калифорнии, используя данные о землетрясениях в регионе за последние 1000 лет (это не так уж и невероятно, как кажется: можно найти свидетельства даже очень древних землетрясений, если знать, что искать). 

Группа исследователей сосредоточила особое внимание на перевале Кахон, расположенном к северо-востоку от Лос-Анджелеса: этот район является «ключевой зоной риска», — написали они, — поскольку представляет собой тектонически сложный участок, «где сходятся две системы разломов и потенциально могут произойти одновременные разрывы».

Если вам это кажется ужасным, то вы правы — именно это произошло во время землетрясения в Сан-Хуан-Капистрано в 1812 году, одного из крупнейших в этом районе после землетрясения 1906 года. Но команда обнаружила интересный нюанс в этой ситуации: «Перевал Кахон не просто блокирует или направляет землетрясения, — объяснила Буркхард. — Он реагирует на условия напряжения, а эти условия меняются на протяжении столетий».

Другими словами, Кахонский перевал — это так называемый «сейсмический шлюз» — узел, который контролирует силу землетрясений, проходящих через него. «Сейсмический шлюз — это как регулировщик движения в однополосной зоне строительных работ», — объяснил Николас Барт, доцент геологии Калифорнийского университета в Риверсайде, который не принимал участия в написании новой статьи, еще в 2021 году. «Иногда вы подъезжаете и видите зеленый знак «Вперед», а иногда — красный знак «Стоп», пока условия не изменятся».

В районе тектонически активного разлома Сан-Андреас большинство землетрясений остаются относительно слабыми — поскольку в системе нет достаточного напряжения, чтобы преодолеть этот порог, любая сейсмическая активность ограничивается линией разлома, на которой она началась. Только после преодоления определенного порогового значения напряжения порог открывается, позволяя землетрясению распространяться по обеим системам с магнитудой, намного превышающей ту, к которой мы привыкли за последнее столетие.

Всё это приводит к очевидному вопросу: насколько мы близки к этой точке?

Предсказать точное время наступления «Большого землетрясения» практически невозможно — у землетрясений нет очевидных предупреждающих признаков, о которых мы знаем, даже в последние мгновения перед их началом. Именно поэтому такие модели, как эта, так важны: они измеряют величину напряжения в системе, как оно нарастает и когда оно, вероятно, достигнет своего предела и произойдет взрыв.

Это особенно актуальная проблема в таком месте, как Калифорния, где десятки миллионов людей живут в пределах 80 километров от разлома Сан-Андреас. 

«Вопрос о том, когда и как произойдет следующее крупное землетрясение в этом регионе, является одной из самых актуальных проблем в прикладной геонауке», — объясняет Буркхард. «Наши результаты дают более четкое, основанное на физических принципах представление о текущем напряженном состоянии системы разломов».

Поэтому, вероятно, не очень хорошая новость в том, что новая модель выявила более высокий уровень тектонического напряжения в районе перевала Кахон, чем любой из наблюдавшихся за последнее тысячелетие.

Такова ситуация на нескольких участках разлома, но, что еще хуже, на многих из них она в очень схожей степени. Например, участок Сан-Хасинто-Бернардино в настоящее время находится под напряжением около 3,6 МПа (522 psi), в то время как соседний участок Мохаве-Саут — под напряжением 2,8 МПа (406 psi) — сочетание факторов, которое, согласно модели, сделало возможным разрыв разлома еще с 1930 года.

«Вызывает беспокойство не только то, что напряжения достигают исторически высоких уровней, — отметила Буркхард, — но и то, что относительные напряженные условия 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».

В целом, это, вероятно, не тот результат, на который надеялись жители Калифорнии. «Исследование не является предсказанием того, когда произойдет землетрясение, — сказала Буркхард, — но мы можем сказать, что система находится в критическом состоянии».

Но именно поэтому подобные исследования еще более важны. «Модели, основанные на физических принципах, подобные нашей, дают более четкое представление о диапазоне сценариев, к которым мы должны быть готовы», — отметила Буркхард. «Эта информация важна для оценки рисков, планирования инфраструктуры и готовности к чрезвычайным ситуациям. Разработанная нами методика применима не только к Калифорнии, но и к другим сложным разломам по всему миру».