Юные ученые обнаружили «ворота землетрясений», когда напряжение на разломах Калифорнии достигло 1000‑летнего максимума.

Южная Калифорния расположена на одной из самых активных и пристально изучаемых сетей разломов в Соединённых Штатах. Землетрясения обычно происходят там, где участки земной коры сдвигаются относительно друг друга, застревают и постепенно накапливают напряжение. Когда накопленная энергия в конце концов высвобождается, это приводит к землетрясению.

Двумя из самых важных разломных систем в Южной Калифорнии являются Сан‑Андреас и Сан‑Хасинто. Вместе они воспринимают значительную часть тектонического движения в регионе. Северо‑восточнее Лос‑Анджелеса две системы сходятся в районе перевала Каджон — сложном геологическом узле, где разрыв, распространяющийся по одному разлому, при благоприятных условиях может продолжиться и по другому.

Эта возможность имеет значение, потому что в большом районе Лос‑Анджелеса не происходило сопоставимого крупного землетрясения со времени землетрясения в Форт‑Техоне 1857 года магнитудой 7,9. В течение этого длительного периода относительного затишья тектоническое напряжение продолжало накапливаться вдоль частей системы разломов, что порождало давние вопросы о том, как может развиваться будущий крупный разрыв.

Напряжение на разломах Калифорнии достигло экстремальных уровней

Новое исследование под руководством доктора Лилиан Бурхард из Отделения космических исследований и планетарных наук Физического института Бернского университета (WP) теперь рассматривает этот риск в гораздо более длительной перспективе. Международная команда смоделировала примерно 1000 лет сейсмической активности вдоль южных частей систем Сан‑Андреас и Сан‑Хасинто, чтобы оценить величину напряжения, в настоящее время сосредоточенного вокруг перевала Каджон.

В исследовании также приняли участие учёные из Университета Гавайев в Маноа, Центра науки о землетрясениях Геологической службы США в Пасадене и Института океанографии Скриппса при Калифорнийском университете в Сан‑Диего.

Их результаты показывают, что тектонические напряжения в некоторых частях системы достигли, а в отдельных местах — превысили, наибольшие значения, зафиксированные в течение 1000‑летней истории, воспроизведённой в модели.

Исследователи также описывают перевал Каджон как «ворота землетрясений»: разломный узел, который может определить, останется ли крупное землетрясение ограниченным одним разломом или распространится сразу по обеим системам. Статья только что опубликована в Journal of Geophysical Research: Solid Earth.

Моделирование 1000 лет землетрясений

Чтобы восстановить, как менялось напряжение на протяжении веков, исследователи разработали основанную на физических законах четырёхмерную модель цикла землетрясений. На практике модель симулирует события в трёх пространственных измерениях и одновременно отслеживает, как система разломов эволюционирует во времени.

Команда включила в расчёт 1000‑летний архив прошлых землетрясений, собранный на основе нескольких типов свидетельств. К ним относятся радиоуглеродное датирование, необычные паттерны, зафиксированные в годичных кольцах деревьев, и исторические записи, описывающие разрывы, приведшие к прорыву земной поверхности.

«Модель отслеживает, как каждое землетрясение изменяет напряжение на соседних сегментах разлома, как напряжение накапливается в спокойные интервалы между событиями и как более глубокие слои коры постепенно расслабляются после крупных разрывов», — объясняет Бурхард. «Эта симуляция позволяет понять, как напряжения в системе разломов накапливаются на протяжении столетий. Запустив историю землетрясений Южной Калифорнии в виде моделирования, мы можем оценить, в какой степени система уже находится под нагрузкой сегодня».

По результатам модели, напряжения по региону сейчас находятся на самом высоком уровне за последние 1000 лет.

Почему перевал Каджон действует как «ворота землетрясений»

Одно из ключевых открытий исследования касается того, что происходит, когда разрыв достигает перевала Каджон.

Этот узел не ведёт себя как простое препятствие. В зависимости от распределения напряжений на окружающих разломах он может либо остановить разрыв, либо позволить ему продолжиться с одной разломной системы на другую.

Прошлые землетрясения иллюстрируют обе возможности. Во время землетрясения в Форт‑Техоне 1857 года разрыв остановился у перевала Каджон и не продолжился на разлом Сан‑Хасинто. Напротив, землетрясение в Райтвуде 1812 года прошло через этот узел и разрушило обе системы в одном сквозном событии.

«Концепция «ворот землетрясений» отражает важный аспект работы разломных узлов», — объясняет Бурхард. «Каджон‑Пасс не просто блокирует или направляет землетрясения: он реагирует на состояние напряжений, а эти условия меняются на протяжении столетий».

Два разлома одновременно накапливают напряжение

Величина напряжения на отдельном разломе — лишь часть картины.

Исследователи обнаружили, что взаимосвязь между уровнями напряжений на двух разломных системах может быть особенно важной. Если оба разлома станут сильно напряжёнными одновременно, условия могут стать более благоприятными для того, чтобы разрыв пересёк перевал Каджон и продолжился по обеим системам.

Если же уровни напряжения повышаются в разное время, разрыв с большей вероятностью остановится в узле.

В модели текущий уровень напряжения на участке Сан‑Хасинто‑Бернардине оценивается в 3,6 МПа, что выше любого значения, достигнутого в других местах в течение 1000‑летней симуляции. МПа означает мегапаскали — единицу, которой учёные измеряют давление или механическое напряжение.

На близлежащем южном участке Мохаве разлома Сан‑Андреас моделируемое напряжение достигло 2,8 МПа.

Это означает, что оба сегмента разлома несут unusually высокие и относительно схожие уровни напряжения. По словам исследователей, такая конфигурация напоминает условия, наблюдавшиеся в модели перед прошлыми разрывами, которые пересекали обе разломные системы.

«Поэтому вызывает беспокойство не только то, что напряжения достигают исторических максимумов», — говорит Бурхард, — «но и то, что относительные условия напряжения между двумя системами приближаются к диапазону, который мы связываем с крупными разрывами, пересекающими оба разлома одновременно — а это сценарий с гораздо более серьёзными последствиями для региона».

Почему совместный разрыв мог бы иметь более широкие последствия

Разрыв, который пересёк бы перевал Каджон и затронул как разлом Сан‑Андреас, так и разлом Сан‑Хасинто, мог бы затронуть гораздо большую территорию, чем землетрясение, ограниченное только одним разломом.

Окружающий регион включает одни из самых густонаселённых и инфраструктурно зависимых районов страны. Пострадавшими зонами могли бы стать агломерации Большого Лос‑Анджелеса, Сан‑Бернардино, Риверсайд и долина Коачелла.

Сам перевал Каджон также является важным транспортным и инфраструктурным коридором. Через эту местность проходят автомагистрали, железнодорожные линии и энергетическая инфраструктура, что делает узел важным не только с геологической точки зрения, но и для планирования чрезвычайных ситуаций.

«Вопрос о том, когда и как произойдёт следующее крупное землетрясение в этом регионе, — одна из самых актуальных проблем прикладной геонауки. Наши результаты дают более ясную, основанную на физике картину текущего состояния напряжений в системе разломов, и разработанная нами рамочная модель пригодна не только для Калифорнии, но и для других сложных разломных узлов по всему миру», — говорит Бурхард.

Высокое напряжение не означает неизбежного землетрясения

Исследователи подчёркивают, что их выводы нельзя интерпретировать как прогноз времени землетрясения.

Даже когда разломы находятся под высоким напряжением, учёные не могут с точностью определить, когда произойдёт разрыв. Модель помогает выявить, какие сценарии землетрясений физически правдоподобны с учётом текущего состояния системы разломов.

Бурхард подчёркивает: «Исследование не предсказывает, когда произойдёт землетрясение. Мы можем сказать только, что система критически напряжена и что физически обоснованные модели, подобные нашей, дают более чёткое представление о спектре сценариев, к которым следует быть готовыми. Эта информация важна для оценки опасности, планирования инфраструктуры и подготовки к чрезвычайным ситуациям».

Материалы предоставлены Бернским университетом. Примечание: содержание могло быть отредактировано в интересах стиля и объёма.

Liliane M. L. Burkhard, Bridget R. Smith‐Konter, Katherine M. Scharer, David T. Sandwell. Cajon Pass and the Southern San Andreas Fault System: Earthquake Cycle Stress Accumulation and Present‐Day Loading. Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 2026; 131 (6) DOI: 10.1029/2025JB033213