ทะเลสาบโบราณมีส่วนทำให้รอยเลื่อนซานแอนเดรียสในอดีตแตก

วันนี้ ในการประชุมประจำปี 2020 ของสมาคมธรณีวิทยาแห่งอเมริกา ดร. นักเรียน Ryley Hill จะนำเสนอผลงานใหม่โดยใช้แบบจำลองทางธรณีฟิสิกส์เพื่อวัดปริมาณว่าการปรากฏตัวของทะเลสาบขนาดใหญ่ที่อยู่เหนือรอยเลื่อนอาจส่งผลต่อระยะเวลาการแตกของ San Andreas ทางตอนใต้ในอดีตได้อย่างไร หลายร้อยปีก่อน ทะเลสาบขนาดยักษ์ - ทะเลสาบคาวียา - ทางตอนใต้ของรัฐแคลิฟอร์เนียและทางตอนเหนือของเม็กซิโกได้ปกคลุมพื้นที่ของหุบเขาเม็กซิกาลี หุบเขาอิมพีเรียล และโคเชลลา ซึ่งทางตอนใต้ของ San Andreas ตัดผ่าน ทะเลสาบทำหน้าที่เป็นจุดสำคัญสำหรับประชากรอเมริกันพื้นเมืองจำนวนมากในพื้นที่ โดยเห็นได้จากซากทางโบราณคดีของกับดักปลาและที่ตั้งแคมป์ มันค่อยๆ เหือดแห้งไปตั้งแต่ระดับน้ำสูงสุดครั้งล่าสุด (ระหว่าง 1,000 ถึง 1,500 CE) หากทะเลสาบเหนือ San Andreas เหือดแห้งและน้ำหนักของน้ำถูกกำจัดออกไป นักวิจัยบางคนได้พบความสัมพันธ์ระหว่างระดับน้ำที่สูงในทะเลสาบ Cahuilla และการแตกของรอยเลื่อนโดยการศึกษาบันทึกการเกิดแผ่นดินไหวในรอบ 1,000 ปีที่เขียนขึ้นในชั้นดินที่กระจัดกระจายซึ่งถูกเปิดเผยในร่องลึกลึกในหุบเขา Coachella การวิจัยของฮิลส์สร้างขึ้นจากการสร้างแบบจำลองที่มีอยู่ แต่ขยายเพื่อรวมบันทึก 1,000 ปีที่ไม่เหมือนใครนี้ และมุ่งเน้นไปที่การปรับปรุงปัจจัยสำคัญประการหนึ่ง นั่นคือ ความซับซ้อนของแรงดันน้ำในหินใต้ทะเลสาบ ฮิลล์กำลังสำรวจผลกระทบของทะเลสาบต่อระยะเวลาการแตกของรอยเลื่อน ซึ่งเรียกว่าการโหลดของทะเลสาบ การบรรทุกของทะเลสาบบนรอยเลื่อนเป็นผลสะสมของสองแรง: น้ำหนักของน้ำในทะเลสาบและวิธีที่น้ำไหลหรือกระจายลงสู่พื้นดินใต้ทะเลสาบ น้ำหนักของน้ำในทะเลสาบที่กดลงบนพื้นจะเพิ่มความเครียดให้กับหินข้างใต้ ทำให้พวกเขาอ่อนแอลง รวมถึงรอยเลื่อนใดๆ ที่มีอยู่ด้วย ยิ่งทะเลสาบลึกเท่าไร หินเหล่านั้นก็ยิ่งมีแรงกดทับมากขึ้นเท่านั้น และมีโอกาสลื่นล้มมากขึ้น สิ่งที่ซับซ้อนกว่านั้นคือแรงดันของน้ำในพื้นที่ว่างในดินและชั้นหิน (น้ำในบ่อ) เปลี่ยนแปลงไปตามกาลเวลาและพื้นที่อย่างไร "ไม่ใช่ว่า [น้ำ] ช่วยหล่อลื่นข้อบกพร่อง" ฮิลล์อธิบาย มันเป็นเรื่องเกี่ยวกับแรงหนึ่งที่ทำให้อีกแรงหนึ่งสมดุลกัน ทำให้ความผิดพลาดหลีกทางได้ง่ายขึ้นหรือยากขึ้น "ลองนึกภาพมือของคุณติดกัน กดเข้าหากัน ถ้าคุณพยายามสอดมือเข้าหากัน พวกเขาไม่อยากหลุดมือง่ายๆ แต่ถ้าคุณจินตนาการถึงน้ำที่อยู่ระหว่างมือ ก็จะมีแรงดันที่ผลัก [มือของคุณ] ออกมา -- นั่นเป็นการลดความเครียด [ในมือของคุณ] และมันก็ลื่นได้ง่ายมาก” พลังทั้งสองนี้ร่วมกันสร้างความเครียดโดยรวมต่อความผิดพลาด เมื่อความเครียดนั้นก่อตัวขึ้นจนถึงระดับวิกฤต รอยเลื่อนก็แตกออก และลอสแองเจลิสก็พบกับ "ความยิ่งใหญ่" เมื่องานสร้างแบบจำลองก่อนหน้านี้มุ่งเน้นไปที่สภาวะที่ระบายออกจนหมด โดยที่น้ำในทะเลสาบทั้งหมดกระจายตัวลงมาในแนวตรง (และพร้อมกัน) แบบจำลองของ Hill มีความซับซ้อนมากขึ้น โดยผสมผสานระดับแรงดันน้ำในรูพรุนต่างๆ ในตะกอนและหินใต้ทะเลสาบและ ปล่อยให้ความดันรูพรุนได้รับผลกระทบโดยตรงจากความเครียดจากมวลน้ำ ซึ่งจะส่งผลต่อพฤติกรรมความผิดโดยรวม ในขณะที่งานกำลังดำเนินอยู่ ฮิลล์กล่าวว่าพวกเขาพบคำตอบหลักสองข้อ เมื่อน้ำในทะเลสาบขึ้นสูงสุด มันจะเพิ่มความเค้นมากพอที่จะทำให้เส้นเวลาสำหรับความผิดพลาดถึงจุดวิกฤตนั้นเร็วขึ้นกว่า 25% "ทะเลสาบสามารถปรับอัตรา [ฟอลต์สลิป] นี้เพียงเล็กน้อย" ฮิลล์กล่าว "นั่นคือสิ่งที่เราคิดว่าอาจทำให้ตาชั่งทำให้เกิดความล้มเหลว [fault]" ผลกระทบโดยรวมของทะเลสาบ Cahuilla ที่เหือดแห้งทำให้การแตกหักในแบบจำลองของเขาทำได้ยากขึ้น ซึ่งชี้ให้เห็นถึงความเกี่ยวข้องที่อาจเกิดขึ้นกับความผิดพลาดล่าสุดที่เงียบสงบ แต่ฮิลล์เน้นย้ำว่าอิทธิพลนี้เบาบางลงเมื่อเปรียบเทียบกับแรงเคลื่อนตัวของเปลือกโลกในระดับทวีป "เมื่อความกดดันของรูพรุนลดลง ในทางเทคนิคแล้ว ชั้นหินจะแข็งแรงขึ้น" เขากล่าว "แต่ความแข็งแกร่งที่เพิ่มขึ้นล้วนเกี่ยวข้องกับอัตราการลื่นไถลที่ขับเคลื่อนด้วยเปลือกโลก พวกมันแข็งแกร่งกว่ามาก"