Uit het laatste onderzoek door geowetenschappers van de Universiteit van Hawaï in Manoa blijkt dat de San Andreas-breuk, die ongeveer 1.200 kilometer door Californië loopt, en de San Jacinto-breuk in het zuiden zich momenteel in een staat van ‘kritieke stress’ bevinden, en dat het algehele drukniveau is gestegen tot het hoogste punt in de afgelopen duizend jaar, wat de kans op sterke aardbevingen aan de westkust van de Verenigde Staten aanzienlijk vergroot.

Het onderzoeksteam gebruikte op fysica gebaseerde numerieke modellen en combineerde dit met duizend jaar historische aardbevingsgegevens om de spanningsaccumulatieomstandigheden van de bovengenoemde twee grote breuksystemen en hun kruispunt, Cajon Pass, te reconstrueren en te evalueren. Liliane Burkhard, de eerste auteur van het artikel en onderzoeker aan het Instituut voor Geofysica en Planetologie van de Universiteit van Hawaï, zei dat de huidige stressniveaus van meerdere breuken ‘de hoogste waarden hebben bereikt of overschreden die in de afgelopen duizend jaar zijn waargenomen’, en dat het regionale systeem mogelijk de voorwaarden heeft voor een grote breuk die door de twee grote breuken van San Andreas en San Jacinto loopt.

De studie stelde het concept van "aardbevingspoort" voor om de belangrijke rol van Cajon Gap tussen de twee grote fouten te beschrijven. In sommige gevallen, wanneer de ene breuk aanzienlijk hogere spanningen heeft dan de andere, kan Cajon Gap fungeren als een 'veiligheidsklep', waardoor wordt voorkomen dat grootschalige breuken zich tussen de twee breuken voortplanten, waardoor de omvang en reikwijdte van een enkele seismische gebeurtenis wordt beperkt. Wanneer de spanningsniveaus van de twee breuken echter zeer dichtbij liggen en tegelijkertijd toenemen wanneer de breuk optreedt, kan de Cajon Gap 'de sluizen openen', waardoor de breuk de twee belangrijkste breuken kan overspannen en kan evolueren naar een gezamenlijke aardbeving die een groter gebied bestrijkt.

Burkhard wees erop dat uit de huidige berekeningen blijkt dat de San Andreas-breuk in Zuid-Californië in bijna 160 jaar sinds de "Fort Tejon-aardbeving" in 1857 geen grote breuk van vergelijkbare omvang heeft meegemaakt. Gedurende deze periode was er een gebrek aan voldoende spanningsverlichting, waardoor het systeem "in een kritieke laadtoestand" kwam. Modellen laten zien dat onder deze achtergrond van hoge druk die al lange tijd niet meer is losgelaten, als de "poorten" van de Cajon Gap worden geopend, de twee grote breuklijnen van de San Andreas en San Jacinto in één keer gelijktijdig kunnen scheuren, en dat dichtbevolkte gebieden zoals Los Angeles en San Bernardino te maken zullen krijgen met ernstige risico's op aardbevingsschade.

Het onderzoek herhaalt ook het basismechanisme van de platentektoniek: in de San Andreas-breukzone schuiven de Pacifische en Noord-Amerikaanse platen ten opzichte van elkaar langs de breuk met een snelheid van ongeveer 1 tot 2 inch per jaar. Wanneer de platen lokaal "vastzitten" aan het contactoppervlak, zal de spanning zich blijven ophopen op deze "vastzittende punten" totdat op een gegeven moment het breukoppervlak plotseling wegglijdt, waardoor enorme energie vrijkomt en zich naar het oppervlak voortplant in de vorm van seismische golven. Dit is wat mensen voelen als aardbevingen.

Het artikel vergelijkt de verschillen in seismische activiteit in verschillende tektonische omgevingen. In de Milun Fault Zone die zich uitstrekt in het oosten van Taiwan, is er bijvoorbeeld een voortdurende "kruip" tussen de Euraziatische plaat en de Filippijnse Zeeplaat. Lokale bewoners kunnen elk jaar honderden aardbevingen voelen, waarvan de meeste een magnitude tussen 3,0 en 5,0 hebben. Grotere aardbevingen zijn relatief zeldzaam. Gebaseerd op zijn eigen ervaringen in het noorden van Taiwan, wees de auteur erop dat dergelijke frequente maar kleinschalige trillingen ervoor zorgen dat er regelmatig regionale spanningen vrijkomen, waardoor de kans op een zeer grote "superaardbeving" wordt verkleind.

Daarentegen hebben sommige delen van de San Andreas-breuk al lange tijd geen grootschalige breuken meer gekend, en de druk blijft zich diep van binnen ophopen. Vanuit het perspectief van de wetenschappelijke gemeenschap is een ‘grote aardbeving’ niet langer een kwestie van ‘of het zal gebeuren’, maar een kwestie van ‘wanneer het zal gebeuren’. De onderzoekers benadrukken dat hun werk geen voorspelling is van specifieke tijden van aardbevingen, maar een rigoureus kwantitatief model dat een duidelijker scenarioreferentie biedt voor de risicobeoordeling van aardbevingen, infrastructuurplanning en voorbereiding op noodsituaties voor miljoenen mensen.

Burkhard zei dat op fysica gebaseerde simulaties een belangrijk hulpmiddel zijn voor het begrijpen van stresskoppelingsrelaties tussen verschillende breuksegmenten, waardoor de rol van belangrijke knooppunten zoals Cajon Gap bij het bepalen van de omvang en het pad van breuken wordt verduidelijkt. Ze merkte op dat wanneer breuksystemen als geheel ‘kritiek belast’ zijn, de instanties voor noodbeheer en infrastructuur een verscheidenheid aan mogelijke scenario’s serieus moeten nemen, en dat alles, van bouwvoorschriften tot stedelijke veerkrachtplanning, de mogelijkheid van zulke grote gecombineerde breuken moet omvatten.

De onderzoeksresultaten zijn gepubliceerd in het Journal of Geophysical Research: Solid Earth, en de relevante informatie is vrijgegeven door de Universiteit van Hawaï. Het onderzoeksteam is van mening dat, hoewel de bestaande wetenschap nog steeds niet in staat is om de tijd en locatie van aardbevingen nauwkeurig te voorspellen, mensen door het voortdurend verbeteren van modellen en het verzamelen van observatiegegevens ‘een stap voor kunnen zijn’ op het gebied van risicoherkenning en rampenpreventie en -beheersing, waardoor meer op bewijs gebaseerde besluitvormingsondersteuning kan worden geboden aan steden aan de westkust van de Verenigde Staten en zelfs in seismische zones over de hele wereld.