home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ TIME - Man of the Year / CompactPublishing-TimeMagazine-TimeManOfTheYear-Win31MSDOS.iso / moy / 082492 / 0824300.000 < prev    next >
Encoding:
Text File  |  1993-04-08  |  11.2 KB  |  228 lines

  1.                                                                                 SCIENCE, Page 54News from the Underground
  2.  
  3.  
  4. Recent quakes in California may have stirred the San Andreas
  5. Fault, setting it up for the long-dreaded Big One
  6.  
  7. BY J. MADELEINE NASH LANDERS
  8.  
  9.  
  10.     "Talk about bad luck!" says Caltech geologist Brian
  11. Wernicke, squinting through a telescopic eyepiece at an aerial
  12. photo of Landers, California, a small town in the middle of the
  13. Mojave desert. "Wham! Right through this house. Wham! Right
  14. through that house. The funny thing is, there aren't that many
  15. houses out here."
  16.  
  17.     In more ways than one, the earthquake that rumbled through
  18. this desolate region on June 28 was an ominous force. In a few
  19. fearsome seconds, it rerouted roads, realigned parking lots and
  20. reconfigured the landscape in countless capricious ways,
  21. miraculously taking only one life. Rather than rupture a single
  22. fault line, it swiped a 70-km (45-mile) diagonal slash through
  23. several, at one point heaving up a raw ridge of rock roughly the
  24. size and shape of a stegosaurus' spine.
  25.  
  26.     For weeks afterward -- even this past week -- the region
  27. has been rocked by thousands of nerve-racking aftershocks, and
  28. the quake ignited mysterious swarms of smaller earthquakes in
  29. volcanic zones hundreds of kilometers away. But most alarming
  30. of all, this quake, the largest to hit Southern California in
  31. 40 years, appears to have substantially altered subterranean
  32. stress fields. In the process, it may have awakened a fitfully
  33. sleeping dragon -- the mighty San Andreas, the nation's biggest
  34. and most dangerous fault.
  35.  
  36.     With a mixture of excitement and dread, scientists with
  37. the U.S. Geological Survey in Pasadena are rushing to augment
  38. an already extensive seismic network with portable
  39. instrumentation. "Before the San Andreas goes," reflects
  40. geologist Ken Hudnut somberly, "maybe we'll catch a precursor."
  41. A hot wind swoops across the desert as Hudnut retrieves a
  42. plastic box from under an oleander bush and pops the lid to
  43. reveal the small satellite receiver it shields from blowing
  44. sand. Nearby, a tripod-mounted antenna straddles a survey pipe
  45. like a spindly sentinel. Coded signals beamed down by orbiting
  46. satellites, Hudnut explains, serve to pinpoint the location of
  47. the pipe. The slightest shift in the pipe's position, and Hudnut
  48. will know the earth around it is on the move.
  49.  
  50.     The southernmost section of the San Andreas has made
  51. scientists jumpy for some time now. Between 1948 and 1986, the
  52. region adjacent to the fault experienced only one earthquake of
  53. magnitude 5.8 or higher.* Since then there have been seven,
  54. including the Landers quake, which weighed in at an impressive
  55. 7.5. Moreover, this surge in seismicity appears to be occurring
  56. on a worrisome schedule. Excavations of old lake-bed sediments
  57. by Caltech paleoseismologist Kerry Sieh in the mid-1980s
  58. indicate that large earthquakes have roared through this section
  59. of the San Andreas at not quite 300-year intervals. The last
  60. such quake took place circa 1680. "It's just a gut feeling,"
  61. ventures Sieh, who is 41 years old, "but I think I'll witness
  62. a great earthquake on the southern San Andreas in my lifetime."
  63.  
  64.     About 1,300 km (800 miles) long, the San Andreas Fault
  65. system separates two sections of the earth's crust known as
  66. plates. Like giant rafts, these plates glide across an expanse
  67. of superheated rock, viscous as tar, that surrounds the planet's
  68. molten outer core. At the rate of nearly 5 cm (2 in.) a year,
  69. the Pacific plate to the west of the San Andreas is slowly
  70. pushing north, past the North American plate on the east. One
  71. possible result: 60 million or so years from now, a sliver of
  72. the California coast that includes the megalopolis of Los
  73. Angeles could become beachfront property in Alaska.
  74.  
  75.     Getting there, however, will not be fun. The slip of the
  76. plates is not constant along the fault. The southern San Andreas
  77. bends like a river and splits into multiple branches. Because
  78. of this contortion, the Pacific and North American plates cannot
  79. slip in a straightforward way but must strain against each
  80. other like two sumo wrestlers. The battle of the plates has
  81. created numerous smaller fault lines along the San Andreas,
  82. giving the region the look of a smashed windshield. Over the
  83. millenniums, the Mojave shear zone to the east may offer a path
  84. of less resistance to the giant plates and replace the San
  85. Andreas as a new plate boundary, suggests geophysicist Amos Nur
  86. of Stanford.
  87.  
  88.     Only four years ago, scientists gave the stuck plates
  89. along the southernmost section of the San Andreas a 40% chance
  90. of snapping sometime in the next 30 years. At the same time,
  91. they warned that a rupture of this part of the fault could
  92. trigger earthquakes along neighboring segments, possibly as far
  93. west as San Bernardino and nearly as far north as Bakersfield.
  94. Result: the long-feared Big One -- an earthquake of magnitude
  95. 8, five times as powerful as Landers -- on the doorstep of the
  96. populous Los Angeles Basin. Now, in the seismic spoor of the
  97. Landers earthquake, scientists have found reason to suspect that
  98. the timetable for this disaster may have been fast-forwarded.
  99.  
  100.     A fateful chain reaction, seismologists believe, started
  101. in April, when an earthquake of 6.3 magnitude rattled the
  102. vicinity of Palm Springs and Joshua Tree National Monument. On
  103. a map, the fault that was then broken looks like a shotgun
  104. taking dead aim at Landers, and in fact it was. Two months
  105. later, a minor earthquake started on a fault with no name. For
  106. a few seconds, this temblor rattled at a magnitude of 3.
  107. Suddenly, seismometer readings soared as the fracture unzipped
  108. a sequence of larger faults nearby. Then three hours after the
  109. Landers earthquake shivered to a stop, a 6.6 aftershock
  110. terrified the environs of Big Bear Lake, collapsing chimneys and
  111. toppling buildings.
  112.  
  113.     Why Big Bear? In recent weeks research teams at the U.S.
  114. Geological Survey in Menlo Park have put this question to two
  115. different computer models. The results, while differing in
  116. detail, are strikingly similar. Before the effects of the
  117. Landers earthquake are taken into account, neither model flags
  118. the region around the Big Bear fault as particularly menacing.
  119. But as soon as scientists factor in the degree of ground
  120. movement and its direction, it pops up on their computer
  121. screens, color-coded red for danger.
  122.  
  123.     Of late, the two teams have begun to use their computer
  124. models to peer into the future. What they see in these high-tech
  125. crystal balls is unsettling. "To relieve the stress Landers
  126. placed on it," says geophysicist Ross Stein, "the southern San
  127. Andreas would have to produce a 6.5-magnitude earthquake of its
  128. own."
  129.  
  130.     The type of stress that has increased on the southern San
  131. Andreas is known as shear stress. It runs parallel to the fault,
  132. enhancing its tendency to slip. There is, however, another kind
  133. of stress, clamping stress, which retards slippage. It runs
  134. perpendicular to the fault, pinning the sides together like an
  135. invisible row of staples. "The situation we worry about most,"
  136. says UCLA geophysicist David Jackson, "is when the shear stress
  137. increases and the clamping stress decreases. This is precisely
  138. what we think has happened."
  139.  
  140.     The Landers and Big Bear earthquakes cut through faults
  141. that form two sides of a triangle. When these faults fractured,
  142. the huge block of earth contained within the triangle shifted
  143. about a meter to the north, unclamping the San Andreas at the
  144. triangle's base. In deference to the menace posed by this
  145. singular geometry, Jackson calls the area the "Bermuda
  146. Triangle."
  147.  
  148.     What everyone who lives in Southern California wants to
  149. know, of course, is not whether the southern San Andreas is
  150. going to slip, but when. To their frustration, scientists cannot
  151. answer that. The most careful calculations of stress transfer
  152. are based on the assumption that faults separate large blocks
  153. of earth, which stretch and compact in predictable ways. But the
  154. Southern California crust is so crisscrossed with faults that
  155. the material between them may behave more like sand. "Squeeze
  156. a block of wood," muses UCLA'S Jackson, "and it will become
  157. longer. But sand will behave in unforeseen ways."
  158.  
  159.     In addition, scientists can only guess how much total
  160. stress accumulated along the southern San Andreas prior to the
  161. Landers earthquake. Geophysicist Geoffrey King of the Institut
  162. de Physique du Globe in Strasbourg, France, compares the
  163. predicament to trying to push a car uphill while blindfolded.
  164. Will the car move or not? "One person won't accomplish much,"
  165. he observes, "but 10 people might. Our problem is that we don't
  166. know how many other people are already pushing on the car."
  167.  
  168.     Indeed, scientists still do not know how much stress is
  169. required to start an earthquake in the first place. In
  170. laboratory experiments, explains University of Nevada, Reno,
  171. seismologist James Brune, two blocks of granite forced past each
  172. other generate a tremendous frictional heat. But earthquakes
  173. apparently do not. "Nature," says Brune, "has figured out an
  174. easier way of moving things around." After all, when carpet
  175. installers try to move a rug, they do not attempt to drag it all
  176. at once. "Instead," says Tom Heaton of the U.S. Geological
  177. Survey in Pasadena, "they put a little ripple in it. As the
  178. ripple moves from one end of the rug to the other, the rug moves
  179. with it."
  180.  
  181.     What might cause such a ripple to spread across a fault
  182. remains a mystery. Numerous ideas have been suggested. Brune
  183. believes sliding rock physically deforms like tires squealing
  184. on pavement. In this case, what greases the skid is an invisible
  185. air pad that prevents the two surfaces from establishing
  186. frictional contact. Just last week, in a paper published by the
  187. science journal Nature, a team of researchers from the U.S.
  188. Geological Survey in Menlo Park offered an alternative
  189. possibility. Groundwater, they theorized, trapped under high
  190. pressure, might also serve to pry faults apart, allowing them
  191. to slip with a minimum expenditure of energy.
  192.  
  193.     Yet another mechanism capable of inducing fracture has
  194. been suggested by the Landers earthquake. Because the quake
  195. triggered scores of sympathetic vibrations in volcanic and
  196. geothermal regions, some scientists have speculated that the
  197. Landers event shook underground magma chambers as though they
  198. were big cans of soda. The gas that fizzed forth could, in turn,
  199. have forced open a gap that eased the slip of surrounding rock.
  200. Whatever the mechanism, experts agree, it has only hastened the
  201. fracture of a fault zone that was already stressed up and ready
  202. to go.
  203.  
  204.     What scientists fear is that the southern San Andreas has
  205. reached a similarly critical threshold. "If the Landers
  206. earthquake put a little stress on the San Andreas," exclaims
  207. Allan Lindh, chief seismologist of the U.S. Geological Survey,
  208. "then what about the accumulated stress of 300 years of plate
  209. motion?" For Lindh and other experts, the Landers quake and its
  210. resulting tremors are all too reminiscent of the increased
  211. seismic activity that preceded the great San Francisco blowout
  212. of 1906. "I mean," says Lindh, with a dramatic pause, "how much
  213. more on the edge of our chairs can we be?"
  214.  
  215.  
  216.  
  217.  
  218.  
  219.  
  220.  
  221.  
  222.  
  223.  
  224.  
  225.  
  226.  
  227.  
  228.