En sommarutbyggnad i jordskorpan orsakad av förändringar i grundvattnet kan ha utlöst jordbävningen med storleksordningen 6,0 i Kaliforniens vinland 2014, enligt en ny studie.

Den 24 augusti, 2014 South Napa-skalvet var den största jordbävningen som skakade San Francisco Bay Area sedan skalan Loma Prieta med storleken 6,9 1989. Det var också den första jordbävningen i regionen sedan 1906 som slog igenom till ytan, lämnar bucklad asfalt och sprucken jord i vingårdarna längs felet.

Jordbävningen uppstod 11,1 kilometer (6,7 miles) under myrarna i San Pablo Bay längs West Napa Fault. Fallande tegelstenar, skräp och hushållsföremål dödade två personer och skadade nära 300, och jordbävningen orsakade ungefär en halv miljard dollar i skada.

Jordens yta är ett collage av tunna, styva tallrikar som flyter på en het, flytande inre. Friktion hindrar plattorna från att röra sig smidigt förbi varandra och spänningar byggs upp i klipporna när plattorna drar och trycker på varandra. Jordbävningar uppstår när bitar av jordskorpan glider förbi varandra för att frigöra denna stress.

I den nya studien i Journal of Geophysical Research :Solid Earth, en tidskrift för forskare från American Geophysical Union rapporterar upptäckten av en expansion som sker i jordskorpan varje sommar på platsen för jordbävningen i South Napa, öka stressen på felet. Deras analys tyder på att säsongsmässigt avtagande grundvatten under Napa- och Sonomadalarna, som flankerar felet, orsakar sommarens expansion.

Studiens författare tror att den extra säsongsbetonade stressen kan ha varit det sista halmen som orsakade felet att misslyckas 2014.

"Du har en övergripande, långsiktig ackumulering av stress på jorden, det händer från vanliga platttektoniska krafter. Då har du en säsongskomponent, "sa Meredith Kraner, en doktorand vid University of Nevada, Reno, och huvudförfattare till den nya studien. "Vi tror att säsongskomponenten kan ha drivit felet något mer mot misslyckande."

"Varför hände [jordbävningen] 2014 jämfört med något annat år? Vi tror att den precis nådde sin brytpunkt, "Sa Kraner.

Tidigare studier av jordbävningsmönster i Kalifornien har också observerat säsongens trender, med jordbävningar som förekommer oftare under sommarmånaderna. Den nya studien kopplar denna säsongseffekt till en specifik jordbävning och går djupare in i hur den kan ha bidragit till tidpunkten för jordbävningen 2014.

Studier som denna skulle kunna förbättra modellerna för jordbävningsprognoser genom att införliva lokaliserade, säsongens källor till stress vid fel, som kan vara viktiga jordbävningsutlösare, Sa Kraner. Säsongsinflytande varierar mellan felsystem, men nuvarande modeller förlitar sig bara på helheten, långsiktiga rörelser av jordskorpan.

"Även om denna studie lovar att förbättra prognosmodeller genom att uppmuntra myndigheter att inkludera tidsberoende information, vi kan bara inte förutsäga jordbävningar, "Sa Kraner." Det här är lovande, men vi kan fortfarande inte förutse någonting. "

Sommarstress

Den nya studien finner att jorden sprids horisontellt, ungefär öst-väst, under sommaren i området där felet bröt ut 2014. Denna spridning når en topp på 3 millimeter (0,12 tum) i slutet av augusti till början av september.

På vintern, skorpen drar ihop sig i samma grad, en maximal sammandragning i slutet av januari till början av februari. Detta säsongsmässiga expansions- och sammandragningsmönster hände årligen under de åtta åren före jordbävningen i South Napa.

Kraner observerade dessa säsongsrörelser i jorden med hjälp av en rad GPS -stationer i hela västra USA. Varje station rapporterar sin plats ner till millimeter.

"Vi fann att expansionen sker varje sommar, och vi tror att det orsakar en total frigöring av klämtrycket på felet, which we believe makes the fault more likely to slip during the summer months, " Kraner said.

Kraner and her colleagues believe seasonal fluctuations in groundwater, whether from pumping or other changes, are likely the source of the seasonal expansion and contraction. The weight of groundwater flexes the Earth's crust, and changes in groundwater have been associated with earthquakes around the world. Till exempel, the unloading of water weight as the Sierra Nevada snowpack melts each spring has been connected to increased frequency of earthquakes in the summer in California.

The new study shows the observed seasonal expansion over the fault is consistent with the waxing and waning of water under Napa and Sonoma, two long valleys that run parallel to each other, divided by the Mayacamas Mountains. Groundwater basins within the valleys supply water to the region's famous wineries. The West Napa Fault runs between the valleys on the eastern edge of the mountains.

As water levels under the valleys fall during the summer, the ground over the valleys sinks and contracts. Satellite data shows the land sinking in the Napa and Sonoma valleys in the summer, consistent with shrinking groundwater volume. Eastern and western GPS stations within Sonoma Valley also move closer together in summer, showing a contraction over the groundwater basin, which would be expected as groundwater diminishes.

This contraction above the groundwater basins pulls on the mountainous land between the valleys, causing the land between the valleys to stretch. This is the seasonal expansion Kraner and her colleagues observed using GPS that they believe adds stress to the fault.

The researchers ruled out other factors, like changes in air temperatures, the Sierra Nevada snowpack and the extended 2011-2017 California drought, as the cause of the local changes.

"We think it's more of a localized effect, something related to the groundwater system. We don't know if it is groundwater pumping specifically, or something related to how the natural aquifer system works, or a combination, " Kraner said.

Denna berättelse publiceras på nytt med tillstånd av AGU Blogs (http://blogs.agu.org), en gemenskap av bloggar om jord- och rymdvetenskap, värd av American Geophysical Union. Läs den ursprungliga historien här.