古代湖泊促成了过去的圣安德烈亚斯断层破裂

San Andreas断层遍布北美西部海岸,穿越人口稠密的人口中心,例如加利福尼亚的洛杉矶,由

于其重大的危险风险,因此是北美研究最多的断层之一。基于其发生7.5级地震的大约150年重复

间隔以及自发生以来已经超过300年的事实,南部圣安德烈亚斯断层长期以来被称为这种地震的

“逾期”。几十年来,地质学家一直想知道为什么自发生重大破裂以来已经这么久了。现在,一

些地球物理学家认为,“湖泊干旱”可以用湖泊来解释,也可以用湖泊缺乏来解释。

今天,在美国地质学会2020年年会上,博士 学生雷利·希尔(Ryley Hill)将展示利用地球物

理模型进行的新工作,以量化过去断层之上的大湖的存在可能如何影响南部圣安地列斯的破裂时

间。几百年前,加利福尼亚州南部和墨西哥北部的一个巨大湖-卡韦拉湖(Lake Cahuilla)覆盖

了墨西卡利山谷,帝王山谷和科切拉山谷,南部的圣安德烈亚斯穿过这些湖泊。该湖是该地区多

个美洲原住民种群的关键点,鱼塘和营地的考古遗迹证明了这一点。自从最近的高水位以来,它

一直在慢慢变干标记(介于1000和1500 CE之间)。如果San Andreas上的湖干dried了,水的重

量减轻了,这是否可以解释为什么San Andreas断层是地震干旱?

一些研究人员已经通过研究1000年地震记录,发现了卡韦拉湖上的高水位与断层破裂之间的相关

性,这些记录写在暴露在科切拉谷深挖沟中的土壤破裂层中。希尔的研究建立在现有模型的基础

上,但后来扩展到结合了这一独特的1000年记录,并致力于改善一个关键因素:湖下岩石中水压

的复杂性。

希尔正在探索湖泊对断层破裂时间的影响,这被称为湖泊负荷。断层上的湖泊载荷是两个力的累

积作用:湖泊水的重量以及水在湖泊下方的地面蠕动或扩散的方式。压在地面上的湖水的重量增

加了施加在其下方岩石上的应力,从而削弱了岩石-包括存在的任何断层。湖越深,这些岩石承

受的压力越大,断层滑动的可能性就越大。

更复杂的是土壤和基岩(孔隙水)中空空间中水的压力如何随时间和空间变化。希尔解释说:“

并不是[水]润滑故障。” 这更多的是一种力量在平衡另一种力量,这使得故障更容易或更难让

位。“想像一下,您的双手粘在一起,按进去。如果您尝试并排滑动它们,它们并不想非常容易

地滑动。但是,如果您想象它们之间有水,就会有压力将[您的手]推出,那就是基本上减轻了[

手上的压力],而且它们确实很容易滑落。“ 这两个力一起在断层上产生了全部应力。一旦压力

上升到临界阈值,断层就破裂,洛杉矶经历了“大危机”。

以前的建模工作着眼于完全排水的状态,所有的湖水都向下(并且一次)扩散,而希尔的模型则

更加复杂,在湖底和使孔隙压力直接受到水团应力的影响。反过来,这会影响整个故障行为。

希尔说,在这项工作正在进行的过程中,他们找到了两个关键回应。当湖水达到最高水位时,它

会增加足够的压力,从而推动时间线使断层尽快达到临界应力点,刚好超过25%。希尔说:“湖

泊可能会稍微调节这个(断层)率。” “这就是我们认为可能会导致天平发生故障(故障)的

原因。”

卡维拉湖干drying的整体效果使断层很难在他的模型中破裂,这表明了该断层与近期断层的安静

有关。但是希尔强调,与大陆规模的构造力量相比,这种影响是苍白的。他说:“从技术上讲,

随着孔隙压力的降​​低,基岩变得更坚固。” “但是强度的提高与技术驱动的滑移率有关。它们

的强度要大得多。”

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