Den södra San Andreas-förkastningen sträcker sig över Carrizo-slätten i Kalifornien. Både de norra och södra delarna av San Andreas har sett stora, destruktiva jordbävningar, men den centrala delen mellan dem har förblivit i stort sett tyst. Arbete av ASU-geofysiker tyder på att den centrala sektionen rör sig på ett tidigare oanat sätt som gör stora skalv mer sannolika. Kredit:US Geological Survey
Geologer har länge trott att den centrala delen av Kaliforniens berömda San Andreas Fault - från San Juan Bautista söderut till Parkfield, ett avstånd på cirka 80 mil - har en stadig krypande rörelse som ger en säker frigöring av energi.
Krypa på centrala San Andreas under de senaste decennierna, så tänker man, har minskat risken för ett stort skalv som bryter hela förkastningen från norr till söder.
Men ny forskning av två geofysiker från Arizona State University visar att jordrörelserna längs denna centrala sektion inte har varit jämna och stadiga, som tidigare trott.
Istället, aktiviteten har varit en sekvens av små stick-and-slip-rörelser – ibland kallade "långsamma jordbävningar" – som frigör energi under en period av månader. Även om dessa långsamma jordbävningar passerar obemärkt för människor, forskarna säger att de kan utlösa stora destruktiva skalv i sin omgivning. Ett sådant skalv var händelsen med magnitud 6 som skakade Parkfield 2004.
"Det som såg ut som stabilt, kontinuerlig krypning gjordes faktiskt av episoder av acceleration och retardation längs förkastningen, " säger Mostafa Khoshmanesh, en forskarassistent vid ASU:s School of Earth and Space Exploration (SESE). Han är huvudförfattare till a Naturgeovetenskap papper som rapporterar om forskningen.
Synterisk bländarradardata för 2003 till 2010 låter teamet kartlägga den genomsnittliga rörelsehastigheten för marken som flankerar den centrala delen av San Andreas-förkastningen (svart linje). Rött visar markrörelse mot sydost, och blå i nordväst. Färgens intensitet visar hur snabbt områden i genomsnitt rörde sig, med blekare färger som visar mindre rörelse. Kredit:M. Khoshmanesh/Arizona State University
"Vi upptäckte att rörelsen på felet började vartannat till vartannat år och varade i flera månader innan det slutade, "säger Manoochehr Shirzaei, biträdande professor i SESE och medförfattare till uppsatsen.
"Dessa episodiska långsamma jordbävningar leder till ökad stress på de låsta segmenten av förkastningen norr och söder om den centrala delen, " säger Shirzaei. Han påpekar att dessa flankerande sektioner upplevde två jordbävningar med magnituden 7,9, år 1857 (Fort Tejon) och 1906 (San Francisco).
Forskarna föreslår också en mekanism som kan orsaka stop-and-go-rörelser.
"Felstenar innehåller en vätskefas som är fångad i luckor mellan partiklar, kallas porrum, " Khoshmanesh säger. "Periodisk kompaktering av felmaterial orsakar en kort ökning av vätsketrycket, som lossar felet och underlättar rörelsen."
Från 2003 till 2010 (bottenskala), delar av felet på olika avstånd från Parkfield (vänster skala) rörde sig i varierande takt. Rött visar perioder då rörelsen var större än genomsnittet, blå när det var mindre. Det övergripande budskapet är att centrala San Andreas inte rör sig i en jämn, stadig krypning som länge antagits, men går snabbare och saktar ner på olika platser vid olika tidpunkter. Kredit:M. Khoshmanesh/Arizona State University
Ser under jorden från jordens omloppsbana
De två forskarna använde syntetisk bländarradardata från omloppsbanan för åren 2003 till 2010. Dessa data låter dem kartlägga förändringar från månad till månad i marken längs den centrala delen av San Andreas. De kombinerade de detaljerade observationerna av markrörelser med seismiska uppgifter till en matematisk modell. Modellen lät dem utforska drivmekanismen för långsamma jordbävningar och deras koppling till stora skalv i närheten.
"Vi fann att den här delen av felet har en genomsnittlig rörelse på cirka tre centimeter per år, lite mer än en tum, " säger Khoshmanesh. "Men ibland stannar rörelsen helt, och vid andra tillfällen har den rört sig så mycket som 10 centimeter om året, eller ungefär fyra tum."
Bilden av den centrala San Andreas-förkastningen som framträder från deras arbete antyder att dess stick-and-slip-rörelse på en liten tidsskala liknar hur de andra delarna av San Andreas-förkastningen rör sig.
De noterar att den nya observationen är viktig eftersom den avslöjar en ny typ av felrörelse och jordbävningsutlösande mekanism, som inte tas med i nuvarande modeller av jordbävningsrisker som används för Kalifornien.
Som Shirzaei förklarar, "Baserat på våra observationer, vi tror att seismisk risk i Kalifornien är något som varierar över tiden och förmodligen är högre än vad folk har trott hittills." Han tillägger att korrekta uppskattningar av denna varierande fara är viktiga att inkludera i operativa jordbävningsprognoser.
Som Khoshmanesh säger, "Baserat på nuvarande tidsoberoende modeller, det finns en 75 % chans för en jordbävning med magnitud 7 eller större i både norra och södra Kalifornien inom de närmaste 30 åren."
