La faille de San Andreas, qui longe la côte ouest de l'Amérique du Nord et traverse des centres de population dense comme Los Angeles, Californie, est l'une des failles les plus étudiées en Amérique du Nord en raison de son risque de danger important. Sur la base de son intervalle de récurrence d'environ 150 ans pour les séismes de magnitude 7,5 et du fait que cela fait plus de 300 ans que cela s'est produit, la faille sud de San Andreas a longtemps été qualifiée de "en retard" pour un tel tremblement de terre. Depuis des décennies, les géologues se demandent pourquoi il y a si longtemps qu'une rupture majeure ne s'est pas produite. Maintenant, certains géophysiciens pensent que la « sécheresse du tremblement de terre » pourrait s'expliquer en partie par les lacs – ou par leur absence.

Aujourd'hui, à la réunion annuelle 2020 de la Geological Society of America, doctorat L'étudiant Ryley Hill présentera de nouveaux travaux utilisant la modélisation géophysique pour quantifier comment la présence d'un grand lac recouvrant la faille aurait pu affecter le moment de la rupture dans le sud de San Andreas dans le passé. Il y a des centaines d'années, un lac géant, le lac Cahuilla, dans le sud de la Californie et le nord du Mexique, couvrait des pans du Mexicali, Impérial, et les vallées de Coachella, traversé par le sud de San Andreas. Le lac a servi de point clé pour plusieurs populations amérindiennes de la région, comme en témoignent les vestiges archéologiques de pièges à poissons et de campements. Il s'assèche lentement depuis son dernier niveau des hautes eaux (entre 1000 et 1500 CE). Si le lac au-dessus du San Andreas s'est asséché et que le poids de son eau a été enlevé, cela pourrait-il aider à expliquer pourquoi la faille de San Andreas est dans une sécheresse sismique ?

Certains chercheurs ont déjà trouvé une corrélation entre des niveaux d'eau élevés sur le lac Cahuilla et des ruptures de failles en étudiant un 1, record de milliers d'années de tremblements de terre, écrit dans des couches de sols perturbés qui sont exposés dans des tranchées profondément creusées dans la vallée de Coachella. La recherche de Hill s'appuie sur un corpus existant de modélisation mais s'étend pour incorporer ce 1, record de 000 ans et se concentre sur l'amélioration d'un facteur clé :la complexité des pressions d'eau dans les roches sous le lac.

Hill étudie les effets d'un lac sur le moment de la rupture d'une faille, connu sous le nom de chargement du lac. La charge du lac sur une faille est l'effet cumulatif de deux forces :le poids de l'eau du lac et la façon dont cette eau s'infiltre, ou diffuse, dans le sol sous le lac. Le poids de l'eau du lac qui s'appuie sur le sol augmente la pression exercée sur les rochers en dessous, les affaiblissant, y compris les défauts présents. Plus le lac est profond, plus ces roches sont soumises à des contraintes, et plus la faute est susceptible de glisser.

Ce qui est plus compliqué, c'est comment la pression de l'eau dans les espaces vides des sols et du substratum rocheux (eaux interstitielles) change à la fois dans le temps et dans l'espace. "Ce n'est pas que [l'eau] lubrifie la faute, " explique Hill. Il s'agit plus d'une force qui en équilibre une autre, rendant plus facile ou plus difficile à la faute de céder. "Imaginez vos mains collées ensemble, en appuyant. Si vous essayez de les glisser côte à côte, ils ne veulent pas glisser très facilement. Mais si vous imaginez de l'eau entre eux, il y a une pression qui pousse [vos mains] - cela réduit essentiellement le stress [sur vos mains], et ils glissent très facilement." Ensemble, ces deux forces créent une contrainte globale sur le défaut. Une fois que le stress atteint un seuil critique, la faille éclate, et Los Angeles expérimente « le grand ».

Là où les travaux de modélisation précédents se concentraient sur un état entièrement drainé, avec toute l'eau du lac ayant diffusé vers le bas (et en une seule fois), Le modèle de Hill est plus complexe, incorporant différents niveaux de pression interstitielle dans les sédiments et les roches sous le lac et permettant aux pressions interstitielles d'être directement affectées par les contraintes de la masse d'eau. Cette, à son tour, affecte le comportement global du défaut.

Pendant que les travaux se poursuivent, Hill dit qu'ils ont trouvé deux réponses clés. Lorsque l'eau du lac est à son plus haut, cela augmente suffisamment les contraintes pour repousser la chronologie de la panne atteignant ce point de contrainte critique un peu plus de 25 % plus tôt. "Le lac pourrait moduler un peu ce taux [de glissement de défaut], " Hill dit. "C'est ce que nous pensons peut-être fait pencher la balance pour provoquer l'échec [fault]."

L'effet global de l'assèchement du lac Cahuilla rend plus difficile la rupture d'une faille dans son modèle, soulignant sa pertinence potentielle pour le calme récent sur la faille. Mais, Hill stresse, cette influence est pâle par rapport aux forces tectoniques à l'échelle du continent. « À mesure que les pressions interstitielles diminuent, techniquement, le substrat rocheux se renforce, " dit-il. " Mais à quel point il devient fort est tout pertinent pour les taux de glissement provoqués par la tectonique. Ils sont beaucoup, beaucoup plus fort."