Deprem modeli, Kaliforniya’nın tektonik stresinin rekor seviyeye ulaştığını ortaya koyuyor

Depremler genellikle büyük tektonik plakaların birbirinin üzerinden kayarak kilitlendiği yer kabuğundaki kırılma bölgeleri boyunca meydana gelir. Stres uzun süreler boyunca birikir ve aniden deprem şeklinde ortaya çıkar. Güney Kaliforniya’da, San Andreas ve San Jacinto fayları bu bölgelerin en önemlileri arasındadır ve bölgedeki levha hareketinin çoğunu barındırır.

Los Angeles’ın kuzeydoğusunda iki fay sisteminin birbirine yaklaştığı yerde Cajon Geçidi yer alıyor; bu, bir faydaki yırtılmanın potansiyel olarak diğerine geçebileceği tektonik açıdan karmaşık bir kavşak. Daha geniş Los Angeles bölgesini etkileyen son büyük deprem olan 1857’deki 7,9 büyüklüğündeki Fort Tejon depreminden bu yana, fay bölümleri boyunca tektonik gerilim, gelecekteki büyük bir kırılma potansiyeli göz önüne alındığında, araştırmacıları uzun süredir endişelendiren uzun bir sessiz dönem boyunca sürekli olarak oluşmuştur.

Bern Üniversitesi Fizik Enstitüsü Uzay Araştırmaları ve Gezegen Bilimleri (WP) Bölümü’nden Dr. Liliane Burkhard liderliğindeki yeni bir çalışmada, uluslararası bir araştırma ekibi, Cajon Geçidi’ndeki günümüzdeki stres yükünü tahmin etmek için güney San Andreas ve San Jacinto fay sistemleri boyunca 1000 yıllık deprem tarihini modelledi. Mānoa’daki Hawaiʻi Üniversitesi’nden, Pasadena’daki ABD Jeoloji Araştırmaları Deprem Bilim Merkezi’nden ve UC San Diego’daki Scripps Oşinografi Enstitüsü’nden araştırmacılar katıldı.

Sonuçlar, bölgedeki tektonik gerilimlerin geçtiğimiz bin yılın en yüksek seviyelerine ulaştığını ve bazı durumlarda bu seviyeleri aştığını gösteriyor.

Araştırmada araştırmacılar ayrıca Cajon Geçidi kavramını da tanıttı. “deprem kapısı,” Büyük depremlerin tek bir fay ile sınırlı mı kalacağını yoksa aynı anda her iki sisteme mi yayılacağını kontrol eden bir kavşak. Çalışma yakın zamanda yayınlandı Jeofizik Araştırma Dergisi: Katı Dünya.

1000 yıllık deprem tarihini modelleme

San Andreas ve San Jacinto fayları boyunca ve kritik Cajon Geçidi kavşağında stresin zaman içinde nasıl geliştiğini araştırmak için araştırma ekibi, süreçleri üç mekansal boyutta ve zaman içinde simüle eden fizik tabanlı, dört boyutlu bir deprem döngüsü modeli oluşturdu. Araştırmacılar daha sonra modeli, radyokarbon tarihleme, ağaç halkası anormallikleri ve yer kırılmalarının tarihsel belgelenmesi gibi jeolojik kanıtlardan yeniden oluşturulan 1000 yıllık deprem kayıtlarıyla beslediler.

“Model, her depremin komşu fay segmentlerindeki gerilimi nasıl değiştirdiğini, olaylar arasındaki sessiz aralıklarda gerilimin nasıl biriktiğini ve kabuğun daha derin katmanlarının büyük kırılmaların ardından nasıl yavaş yavaş gevşediğini takip ediyor.” Burkhard açıklıyor.

“Bu simülasyon, fay sistemindeki gerilimlerin yüzyıllar boyunca nasıl oluştuğunu anlamamızı sağlar.” Burkhard devam ediyor. “Güney Kaliforniya’nın deprem geçmişini bir simülasyon olarak çalıştırarak, fay sisteminin bugün ne ölçüde stres altında olduğunu tahmin edebiliriz.”

Araştırmacılar, bölgedeki stresin son 1000 yılın en yüksek seviyesinde olduğunu gösteriyor.

Belirleyici bir anahtar faktör olarak ‘Deprem kapısı’

Araştırmanın en önemli bulgusu, Cajon Geçidi’nin sözde bir geçit görevi görebileceğidir. “deprem kapısı,” Büyük kırılmaların tek bir fay ile mi sınırlı kalacağını yoksa her iki fay sistemini mi keseceğini kontrol eden bir kavşak. Her iki davranışın da tarihsel örnekleri mevcuttur: 1857’deki Fort Tejon depremi Cajon Geçidi’nde sona erdi ve San Jacinto Fayı’nı içermiyordu; 1812’deki Wrightwood depremi ise kavşakta ve her iki sistem boyunca tek bir olayla parçalandı.

“Deprem kapısı konsepti, fay bağlantılarının nasıl çalıştığına dair önemli bir şeyi yakalıyor.” Burkhard açıklıyor.

“Cajon Geçidi sadece depremleri engellemek veya yönlendirmekle kalmıyor: Stres koşullarına tepki veriyor ve bu koşullar yüzyıllar boyunca değişiyor.”

Çalışma aynı zamanda belirleyici faktörün yalnızca tek bir fay üzerinde ne kadar gerilim oluştuğunun değil, aynı zamanda iki fay sistemi üzerindeki gerilimlerin ne kadar hizalı olduğunun da olduğunu gösteriyor. Her iki faydaki gerilim zamanla benzer şekilde yüksek seviyelere doğru birlikte arttığında, koşullar her iki sistemi de kesen büyük bir eklem kopmasını destekler. Stres seviyeleri birbiriyle uyumsuz bir şekilde geliştiğinde, kopmaların daha fazla ilerlemek yerine kavşakta sona ermesi daha olasıdır.

Şu anda, San Jacinto-Bernardino bölümünde modellenen stres 3,6 MPa’ya ulaşmış olup, 1000 yıllık simülasyonda herhangi bir yerde görülen en yüksek değeri aşmıştır. San Andreas Fayı’nın komşu Mojave Güney kesiminde bu değer 2,8 MPa’dır. Bu nedenle her iki segment de oldukça yüksek ve nispeten benzer şekilde gerilim altındadır ve bu durum, sistemi tarihsel olarak bağlantı kopmalarından önce gelen bir konfigürasyona yerleştirir.

“Dolayısıyla bu sadece stresin tarihi yüksek seviyelere ulaşmasıyla ilgili değil, aynı zamanda” Burkhard şöyle diyor: “ama aynı zamanda iki fay sistemi arasındaki göreceli gerilim koşulları, her iki fayı aynı anda kesen büyük kırılmalarla ilişkilendirdiğimiz aralığa yaklaşıyor ve bu, bölge için çok daha büyük sonuçları olan bir senaryo.”

Yoğun nüfuslu bölgelerde artan risk

Cajon Geçidi’ni geçen San Andreas Fayı ile San Jacinto Fayı’nın ortak kopması, tek bir fayla sınırlı bir olaydan çok daha ciddi bir olay olacaktır. Etkilenen bölge, Los Angeles’ın büyük bölgesi, San Bernardino, Riverside ve Coachella Vadisi dahil olmak üzere ABD’deki en yoğun nüfuslu, altyapı açısından kritik koridorlardan bazılarını içeriyor. Büyük otoyollar, demiryolları ve enerji altyapısı Cajon Geçidi’nden geçmektedir.

“Bu bölgede bir sonraki büyük depremin ne zaman ve nasıl meydana geleceği sorusu uygulamalı yer bilimlerinin en acil sorunlarından biridir. Sonuçlarımız, fay sisteminin mevcut stres durumuna ilişkin daha net, fizik temelli bir resim sağlıyor ve geliştirdiğimiz çerçeve yalnızca Kaliforniya için değil, aynı zamanda dünya çapındaki diğer karmaşık fay kavşakları için de geçerli.” Burkhard diyor.

Ancak Burkhard şunu vurguluyor: “Çalışma depremin ne zaman meydana geleceğine dair bir tahmin değil. Söyleyebileceğimiz şey, sistemin kritik düzeyde stres altında olduğu ve bizimki gibi fizik tabanlı modellerin, hazırlanmamız gereken çeşitli senaryoların daha net bir resmini sunduğudur. Bu bilgi tehlike değerlendirmesi, altyapı planlaması ve acil duruma hazırlık açısından önemlidir.”