Ученые выявили опасное накопление напряжения под Южной Калифорнией

В течение более 150 лет основные разломы Южной Калифорнии аккумулируют энергию в глубоких слоях земной коры. Несмотря на частые мелкие землетрясения, геологи отмечают, что крупные разрушительные события сменяются длительными периодами относительного затишья, в течение которых тектоническое напряжение нарастает.

Особое внимание уделяется разломам Сан-Андреас и Сан-Хасинто — двум крупным системам, обеспечивающим движение между Тихоокеанской и Североамериканской тектоническими плитами. В районе северо-восточнее Лос-Анджелеса, в геологически сложном узле Кахон-Пасс, эти разломы сходятся, что вызывает интерес ученых, поскольку разрыв на одном из них может распространиться на другой.

Последнее крупное землетрясение в регионе Лос-Анджелеса — с магнитудой 7,9 — произошло в 1857 году и известно как землетрясение Форт-Техон. С тех пор напряжение на этих разломах продолжает нарастать, создавая необычно длительный период тишины, который вызывает обеспокоенность исследователей.

Группа ученых под руководством доктора Лилиан Буркхард из Отдела космических исследований и планетарных наук при Физическом институте Университета Берна разработала модель сейсмической активности за последние 1000 лет вдоль южных участков разломов Сан-Андреас и Сан-Хасинто, чтобы оценить уровень напряжения в районе Кахон-Пасс.

В международную команду вошли специалисты из Университета Гавайев в Маноа, Центра науки о землетрясениях Геологической службы США в Пасадене и Института океанографии Скриппса при Калифорнийском университете в Сан-Диего.

Результаты исследования демонстрируют, что тектоническое напряжение в этом районе достигло и в некоторых местах превысило максимальные значения за последние 1000 лет. В работе Кахон-Пасс охарактеризован как «землетрясенный шлюз» — узел разломов, который определяет, останется ли крупный разрыв на одном из разломов или распространится сразу на обе системы. Статья опубликована в журнале Journal of Geophysical Research: Solid Earth.

Моделирование тысячелетней сейсмичности

Для анализа изменения напряжения на разломах Сан-Андреас и Сан-Хасинто и в узле Кахон-Пасс исследователи создали четырехмерную физическую модель сейсмического цикла, учитывающую три пространственных измерения и время. Модель была снабжена реконструированным 1000-летним каталогом землетрясений, основанным на геологических данных, включая радиоуглеродное датирование, аномалии годичных колец деревьев и исторические свидетельства разрывов грунта.

«Модель отслеживает, как каждое землетрясение изменяет напряжение на соседних сегментах разлома, как напряжение накапливается в периоды тишины и как глубокие слои коры постепенно расслабляются после крупных разрывов», — пояснила Буркхард. Она добавила, что такая симуляция позволяет понять, каким образом напряжение в системе разломов нарастает на протяжении веков и оценить современный уровень напряжения.

По данным ученых, напряжение в регионе находится на максимальном уровне за последние 1000 лет.

Роль «землетрясенного шлюза» Кахон-Пасс

Ключевым выводом исследования является то, что Кахон-Пасс функционирует как «землетрясенный шлюз» — узел, который влияет на то, остановится ли крупный разрыв на одном разломе или распространится на обе системы. Исторические землетрясения демонстрируют оба варианта: землетрясение Форт-Техон 1857 года остановилось на Кахон-Пасс и не затронуло разлом Сан-Хасинто, тогда как землетрясение в Райтвуде 1812 года прошло через узел и вызвало разрывы на обоих разломах.

«Концепция землетрясенного шлюза отражает важный аспект работы узлов разломов», — отметил Буркхард. Она подчеркнула, что Кахон-Пасс не просто блокирует или направляет землетрясения, а реагирует на условия напряжения, которые меняются на протяжении веков.

Исследование выявило, что решающим фактором является не только уровень напряжения на одном разломе, но и синхронность его роста на обеих системах. Когда оба разлома одновременно испытывают высокое напряжение, вероятность крупного разрыва, охватывающего обе системы, возрастает. При несинхронном напряжении разрывы, как правило, останавливаются на узле.

Модель оценивает напряжение в 3,6 МПа на участке Сан-Хасинто-Бернардо, что превышает все значения за последние 1000 лет. На соседнем участке Мохаве-Юг разлома Сан-Андреас напряжение составляет 2,8 МПа. Оба сегмента находятся под высоким и близким по уровню напряжением, что исторически предшествовало совместным разрывам.

«Нас беспокоит не только рекордный уровень напряжения, но и то, что относительные условия напряжения между двумя системами приближаются к диапазону, связанному с крупными разрывами, охватывающими оба разлома одновременно, — подчеркнула Буркхард. — Такой сценарий имеет гораздо более серьезные последствия для региона».

Повышенный риск для густонаселенных территорий

Если разрыв пройдет через Кахон-Пасс и затронет оба разлома, последствия будут значительно серьезнее, чем при землетрясении, ограниченном одним разломом. Зона риска включает одни из самых густонаселенных и инфраструктурно значимых коридоров США — агломерации Большого Лос-Анджелеса, Сан-Бернардино, Риверсайда и долину Кокиила. Сам Кахон-Пасс является важным транспортным узлом с магистралями, железнодорожными линиями и энергетической инфраструктурой.

«Вопрос о времени и характере следующего крупного землетрясения в этом регионе остается одной из самых актуальных задач прикладной геонауки. Наши результаты дают более четкое физическое представление о текущем состоянии напряжения в системе разломов, а разработанная нами методология применима не только к Калифорнии, но и к другим сложным узлам разломов в мире», — заявил Буркхард.

При этом она уточнила: «Исследование не является предсказанием времени землетрясения. Мы можем констатировать, что система находится в критическом состоянии напряжения, и физические модели, подобные нашей, дают более ясное представление о спектре возможных сценариев, к которым следует быть готовыми. Эта информация важна для оценки опасности, планирования инфраструктуры и подготовки к чрезвычайным ситуациям».

Исследование опубликовано в статье «Cajon Pass and the Southern San Andreas Fault System: Earthquake Cycle Stress Accumulation and Present-Day Loading» авторства Лилиан М. Л. Буркхард, Бриджет Р. Смит-Контер, Кэтрин М. Шарер и Дэвида Т. Сэндвелла от 3 июня 2026 года в Journal of Geophysical Research: Solid Earth (DOI: 10.1029/2025JB033213).

Работа выполнена при поддержке Государственного центра землетрясений Калифорнии (вклад № 15025) с грантами SCEC 17169, 18149 и 19161, финансируемого NSF по соглашению EAR-2225216 и USGS по соглашению G24AC00072. Дополнительная поддержка обеспечена грантами NSF EarthScope EAR-0847499 и EAR-1614875, а также программами NASA Earth Surface and Interior 80NSSC19K1043 и 80NSSC23K0744. Исследование является вкладом SOEST № 12140.