San Andreas-felet, som löper längs Nordamerikas västra kust och korsar täta befolkningscentra som Los Angeles, Kalifornien, är ett av de mest studerade felen i Nordamerika på grund av dess betydande risk. Baserat på dess ungefär 150-åriga upprepningsintervall för jordbävningar med magnituden 7,5 och det faktum att det har gått över 300 år sedan det hände, den södra San Andreas-förkastningen har länge kallats "försenad" för en sådan jordbävning. I årtionden, geologer har undrat varför det var så länge sedan ett stort brott inträffade. Nu, vissa geofysiker tror att "jordbävningstorkan" delvis kan förklaras av sjöar - eller brist på sådana.

I dag, vid Geological Society of Americas årsmöte 2020, Ph.D. Student Ryley Hill kommer att presentera nytt arbete med hjälp av geofysisk modellering för att kvantifiera hur närvaron av en stor sjö som ligger över förkastningen kunde ha påverkat tidpunkten för brott i södra San Andreas tidigare. För hundratals år sedan, en gigantisk sjö - Lake Cahuilla - i södra Kalifornien och norra Mexiko täckte delar av Mexicali, Kejserlig, och Coachella Valleys, genom vilken södra San Andreas skär. Sjön fungerade som en nyckelpunkt för flera indianbefolkningar i området, vilket framgår av arkeologiska lämningar av fiskfällor och campingplatser. Det har långsamt torkat ut sedan dess senaste högvattenmärke (mellan 1000 och 1500 e.Kr.). Om sjön över San Andreas har torkat upp och vikten av dess vatten har tagits bort, kan det hjälpa till att förklara varför San Andreas-förkastningen är i en jordbävningstorka?

Vissa forskare har redan hittat ett samband mellan höga vattennivåer i Lake Cahuilla och förkastningsbrott genom att studera en 1, 000-åriga rekord av jordbävningar, skriven i störda lager av jordar som är exponerade i djupt grävda diken i Coachella-dalen. Hills forskning bygger på en befintlig modell av modeller men expanderar för att inkludera denna unika 1, 000-åriga rekord och fokuserar på att förbättra en nyckelfaktor:komplexiteten av vattentryck i stenar under sjön.

Hill undersöker effekterna av en sjö på ett fels brotttidpunkt, känd som sjölastning. Sjöbelastning på ett förkastning är den kumulativa effekten av två krafter:vikten av sjöns vatten och det sätt på vilket vattnet kryper, eller diffunderar, ner i marken under sjön. Tyngden av sjöns vatten som pressar ner på marken ökar belastningen på klipporna under den, försvagar dem – inklusive eventuella fel som finns. Ju djupare sjön, ju mer stress de stenarna är under, och desto mer sannolikt är det att felet glider.

Vad som är mer komplicerat är hur vattentrycket i tomma utrymmen i jordar och berggrund (porvatten) förändras över både tid och rum. "Det är inte så att [vatten] smörjer felet, Hill förklarar. Det handlar mer om att en kraft balanserar en annan, gör det lättare eller svårare för felet att ge vika. "Föreställ dig att dina händer sitter ihop, trycker in. Om du försöker skjuta dem sida vid sida, de vill inte halka så lätt. Men om du föreställer dig vatten mellan dem, det finns ett tryck som trycker ut [dina händer] – som i princip minskar stressen [på händerna], och de glider väldigt lätt." Tillsammans, dessa två krafter skapar en total belastning på felet. När den stressen byggs upp till en kritisk tröskel, felet går sönder, och Los Angeles upplever "the Big One".

Där tidigare modelleringsarbete fokuserade på ett helt dränerat tillstånd, med allt sjövatten som har diffunderat rakt ner (och på en gång), Hills modell är mer komplex, inkorporera olika nivåer av porvattentryck i sedimenten och bergarterna under sjön och tillåta att portrycken direkt påverkas av påfrestningarna från vattenmassan. Den där, i tur och ordning, påverkar det övergripande felbeteendet.

Medan arbetet pågår, Hill säger att de har hittat två nyckelsvar. När sjövattnet är som högst, det ökar spänningarna tillräckligt för att skjuta på tidslinjen för felet och når den kritiska spänningspunkten drygt 25 % tidigare. "Sjön skulle kunna modulera denna [felglidning] hastighet bara lite, " Hill säger. "Det är vad vi tror kanske tippade vågen för att orsaka [fel] misslyckande."

Den övergripande effekten av att Lake Cahuilla torkar upp gör det svårare för ett fel att brista i hans modell, pekar på dess potentiella relevans för den senaste tidens tystnad kring felet. Men, Hill betonar, detta inflytande bleknar i jämförelse med tektoniska krafter i kontinentskala. "När portrycket minskar, tekniskt, berggrunden blir starkare, " säger han. "Men hur starkt det blir är allt relevant för tektoniskt drivna glidhastigheter. De är mycket, mycket starkare."