Весенний прилив талой воды, просачивающейся сквозь вертикально наклоненные слои породы, вызвал сейсмический рой возле кальдеры Лонг-Вэлли в Калифорнии в 2017 году, согласно исследованию, представленному на ежегодном собрании SSA 2019 года.
Необычное событие побудило исследователя Геологической службы США Эмили Монтгомери-Браун и ее коллег оглянуться на 33 года сейсмических и гидрологических данных в этом регионе. Они обнаружили, что уровень мелководной сейсмичности был примерно в 37 раз выше в очень влажные периоды по сравнению с засушливыми периодами.
Хотя до этого ученые связывали землетрясения с сильными дождями или сильными стоками, доказательства, связывающие эти два явления, были относительно слабыми или неоднозначными, говорит Монтгомери-Браун. В случае с кальдерой Лонг-Вэлли, говорит она, «мы наблюдаем феноменальную корреляцию между сейсмичностью и расходом ручья, и мы наблюдаем примерно в 37 раз больше землетрясений в сезон дождей, чем в сухой сезон».
По мере того, как талые воды пополняли грунтовые воды в засушливых районах, они изменяли поровое давление в горных породах, залегающих на глубине от одного до трех километров от поверхности земли, вызывая небольшие землетрясения роя 2017 года.
Неглубокий характер землетрясений, наряду с их необычным распространением, помог Монтгомери-Браун и ее коллегам определить, что они были вызваны просачивающейся водой, а не вулканическими процессами, связанными с кальдерой Лонг-Вэлли.
При обнаружении землетрясений коллега Монтгомери-Брауна из Геологической службы США Дэйв Шелли обнаружил, что землетрясения «на самом деле распространялись глубже, вниз от поверхности», - говорит она. В других роях вокруг вулканических областей, таких как Йеллоустонский национальный парк, землетрясения, как правило, начинаются в более глубокой сейсмической зоне, на глубине от шести до восьми километров, и часто перемещаются вверх к поверхности.
Подробные геологические карты области роя к югу от кальдеры Лонг-Вэлли показывают крутопадающие, почти вертикальные слои горных пород, которые действуют как быстрый канал для талой воды. По словам Монтгомери-Брауна, сток может не реактивировать конкретный разлом, а вместо этого может просачиваться в эти слои горных пород и вызывать там небольшие землетрясения.
Исследователи не обнаружили такой же сильной корреляции между стоком талой воды и сейсмической активностью в других районах вокруг кальдеры Лонг-Вэлли. «Только в этих областях мы видим сильно падающие пласты», - говорит она.
Насколько она и ее коллеги могут сказать, эти неглубокие землетрясения остаются неглубокими и не распространяются достаточно глубоко, чтобы вызвать активность более глубоких разломов в этом районе.
Монтгомери-Браун изучает сейсмические сигналы и отслеживает деформацию грунта в кальдере Лонг-Вэлли, чтобы отслеживать вулканическую активность и движение магмы и газа под кальдерой. Деформация, вызванная обильным снегопадом (а затем и таянием снега) в горах, создает в ее данных сезонные сигналы. «Обычно я пытаюсь избавиться от этого сигнала, чтобы увидеть реальную вулканическую деформацию, которая происходит».
Когда на краю кальдеры произошло землетрясение 2017 года, одно из крупнейших за долгое время в этом районе, она и ее коллеги обсуждали, не было ли оно вызвано вулканической активностью. «Люди начали ощущать землетрясения, и мы задавались вопросом, нужно ли нам сделать какое-то заявление о том, как ведет себя вулкан».
Но когда она проводила для нового менеджера экскурсию по шкафу с маршрутизаторами в их офисах, она закончила тем, что поговорила с менеджерами Mammoth Community Water District, которые делят офисное пространство. Когда они говорили о паводке весеннего стока, «это как-то щелкнуло в нашем понимании», как сток и рой могут быть связаны, говорит она.