Forscher haben herausgefunden, warum ein schweres Erdbeben Los Angeles noch nicht zerstört hat

Die südliche San-Andreas-Verwerfung in Kalifornien leidet unter einer seismischen Dürre und hat seit mehr als 300 Jahren kein Erdbeben erlebt. Neue Forschungsergebnisse zeigen, dass der Mangel an seismischer Aktivität möglicherweise auf die Austrocknung des nahegelegenen Saltonsees zurückzuführen ist, und liefern Hinweise auf zukünftige mögliche Erdbebenauslöser, einschließlich Projekten zur Wiederauffüllung des Gewässers.

Die 800 Meilen lange San-Andreas-Verwerfung ist eine der größten Verwerfungen der Welt und markiert das Zusammentreffen der nordamerikanischen und pazifischen Platte im Westen Kaliforniens. Die Verwerfung besteht aus drei Abschnitten, aber der südliche Abschnitt vom Salton Sea bis Parkfield, Kalifornien, war historisch gesehen der ruhigste – und das ist nicht positiv. Die aufgestaute Energie könnte, wenn sie freigesetzt wird, für umliegende besiedelte Städte katastrophale Folgen haben.

„Diese Verwerfung stellt die größte seismische Gefahr in ganz Kalifornien dar“, sagte Ryley Hill, Hauptautor und Doktorand an der San Diego State University. „Die südliche San-Andreas-Verwerfung ist ein gesperrter Abschnitt, und wenn diese Verwerfung bricht … würde das im Großraum Los Angeles erheblichen Schaden anrichten.“

Erdbeben entstehen im Allgemeinen, wenn zwei tektonische Platten aufgrund von Reibung und Aufbauspannung im Wesentlichen an ihren Rändern festsitzen. Wenn die Spannung größer wird als die Reibungskräfte, können die beiden Blöcke plötzlich aneinander vorbeigleiten und die Energie in Wellen freisetzen, was zu Erschütterungen führt.

Der US Geological Survey geht davon aus, dass in den nächsten 30 Jahren in der Gegend von Los Angeles ein Erdbeben mit einer Stärke von 6,7 oder mehr auftreten könnte.

Die neue Studie, die am Mittwoch in Nature veröffentlicht wurde, untersuchte die Erdbebenaktivität entlang der südlichen San-Andreas-Verwerfung in den letzten 1.000 Jahren. Hill und seine Kollegen sammelten Felddaten von Gesteinen in der Nähe der Verwerfung und stellten fest, dass Erdbeben etwa alle 180 Jahre, mehr oder weniger 40 Jahre, auftraten und mit hohen Wasserständen des nahe gelegenen alten Cahuilla-Sees zusammenfielen.

„Wenn frühere Erdbeben alle 180 Jahre, plus oder minus vierzig Jahre, auftraten, warum sitzen wir dann 300 Jahre ohne Erdbeben da?“ fragte Hill. „Das hat vielen Wissenschaftlern viele Jahre lang den Kopf zerbrochen. Wenn wir die Geschichte dieser Verwerfung verstehen und wissen, was in der Vergangenheit möglicherweise zu Brüchen geführt hat, können wir besser verstehen, was in der Zukunft passieren könnte.“

Das Team erstellte ein Computermodell, das simulierte, wie sich ein voller See auf die Verwerfung auswirkte. Sie fanden heraus, dass hohe Wasserstände im Cahuilla-See in zweierlei Hinsicht zu Aktivitäten entlang der Verwerfung führten. Erstens führte das Gewicht des Seewassers dazu, dass sich die Kruste darunter krümmte und die Platten entriegelten, sodass sie sich nicht mehr so ​​stark berührten. Das Wasser des Sees sickerte auch in die Risse und Poren der darunter liegenden Erdkruste, wodurch der Flüssigkeitsdruck im Inneren der Verwerfung zunahm und die Platten sich weiter lösten.

Stellen Sie sich das Szenario wie eine Partie Airhockey vor, sagte Hill. Ohne Luft gleitet der Puck nicht leicht über den Tisch, ähnlich wie wenn Reibungskräfte zwei festsitzende tektonische Platten zusammenhalten. Wenn Luft (oder Wasser aus dem See) hinzugefügt wird, hilft das, Spannungen abzubauen und es beiden leichter zu machen, aneinander vorbeizuschlüpfen.

„Die Korrelation zwischen der Belastungsrate durch Seebelastung … und der beobachteten Erdbebenwahrscheinlichkeit ist erstaunlich“, schrieb Götz Bokelmann, ein Geophysiker an der Universität Wien, der nicht an der Studie beteiligt war, in einer E-Mail. „Wenn das so bleibt, dann wird das sehr wichtig sein.“

Bokelmann sagte, dass es im Anschluss an diese Studie wahrscheinlich einige Debatten geben werde, da frühere Studien in der Region zu unterschiedlichen Schlussfolgerungen gekommen seien, er halte diesen Mechanismus jedoch für „durchaus plausibel“. Die neue Studie widerspricht früheren Untersuchungen, die festgestellt hatten, dass die Auswirkungen des Lake Cahuilla nicht so bedeutend waren wie hier, und die sekundäre Verwerfungen im Saltonmeer als zusätzliche Stressfaktoren betrachteten.

„Unsere Studie zeigt, dass der See allein ausreichte, um Ereignisse auf der südlichen San-Andreas-Verwerfung auszulösen – und zwar große Ereignisse“, sagte Hill. „Dies gilt praktisch überall dort, wo natürliche oder anthropogene Wasserbelastungen auftreten.“

Hill weist auf andere Gebiete hin, in denen zusätzlicher Stress durch Wasser eine Rolle bei der Auslösung eines Erdbebens spielte. Das chinesische Wenchuan-Erdbeben der Stärke 7,9 im Jahr 2008 stand im Zusammenhang mit der Aufstauung des Zipingpu-Staudamms. Wasserstandsänderungen wurden auch mit historischen Erdbeben am Toten Meer in Verbindung gebracht.

Aber könnten Veränderungen am heutigen Saltonmeer dazu beitragen, ein Erdbeben auszulösen? Vielleicht.

Die gute Nachricht, sagte Hill, sei, dass die Wahrscheinlichkeit, dass das Saltonmeer wieder die Größe des alten Cahuilla-Sees annehme, „zum Glück praktisch unmöglich“ sei. Der Cahuilla-See war etwa 32-mal so groß wie das heutige Saltonmeer und wurde ebenfalls vom Colorado River gespeist. Aufgrund der Dürre und der Überlastung sei der Colorado River heute nicht in der Lage, so viel Wasser in das Saltonmeer zu leiten, sagte er.

Die schlechte Nachricht ist jedoch, dass Hill und seine Kollegen herausgefunden haben, dass es nicht unbedingt das Volumen ist, das den Stress erhöhen kann, sondern die Geschwindigkeit, mit der sich der See füllen könnte. Dies ist problematisch, da Pläne zur Wiederherstellung und möglicherweise Wiederauffüllung des Saltonmeeres bestehen, das zunehmend vom Klimawandel und einem Gebiet mit giftigem Staub betroffen ist.

„Wenn man die Füllung des Sees plötzlich schnell erhöht, könnte das tatsächlich die Seismizität stimulieren“, sagte Hill. „Das wäre wirklich schlecht für dieses Gebiet, denn wir wissen bereits, dass sich auf dieser Verwerfung so viel Stress angesammelt hat.“