Parkfield, San Andreas a hledání „křišťálové koule“ pro předpovídání zemětřesení dříve, než k nim dojde
Předvídat zemětřesení dříve, než k nim dojde, je v současné době nemožné, ale vědci se stále více přibližují s novými a inovativními způsoby sledování pohybů v zemské kůře. V tomto úryvku z „When Worlds Quake: The Quest to Understanding the Interior of Earth and Beyond“ (Princeton University Press, 2026), autor Hrvoje Tkalčićvedoucí geofyziky na Australské národní univerzitě se ponoří do důvodů, proč je předpověď zemětřesení tak ošidná, při pohledu na „Parkfield Experiment“, kde vědci čekali téměř 20 let na zemětřesení na zlomu San Andreas.
Přibližnou odpověď na tyto komentáře by mohla poskytnout následující cílená otázka: „Zhoubná onemocnění stále nemůžeme porazit, ale měli bychom kvůli tomu přestat zkoumat?“
Jsme zvyklí diskutovat o příčinách zemětřesení po každé události, zejména v místech, kde je svět zemětřesení dojít. O jejich frekvenci se vedou diskuse a dost často se najdou tací, kteří tvrdí, že by mohli poznat přicházející zemětřesení v něčem jiném. Ať už je to úplněk, konjunkce planet, příliš mnoho srážek, bolesti kostí, nadměrné využívání zdrojů planety nebo chamtivost, lidé mají tendenci věřit, že zemětřesení mají jednodušší vysvětlení než fyzikální síly v nitru Země a samozřejmě, že je lze předvídat.
Vydejme se do Kalifornie v 70. a 80. letech minulého století, do malého, malebného městečka s pouhými 18 obyvateli — Parkfield — ležícího mezi San Franciscem a Los Angeles, nedaleko centrální části Zlom San Andreas. Asi se ptáte proč. Toto malé město je známé seismologickému světu pro svou pohnutou geologickou historii. Od poloviny 18. století se totiž v Parkfieldu v průměru každých 22 let vyskytla významná zemětřesení.
Bylo však fascinující, že zaznamenané seismogramy pro zemětřesení v letech 1922, 1934 a 1966 byly téměř totožné, jedna křivá seismografická čára ke druhé. Zemětřesení v letech 1934 a 1966 měla navíc předpovědi – asi 17 minut před hlavním otřesem – jejichž seismogramy také vypadaly velmi podobně.
Říkáte si, jak je něco takového vůbec možné. Taková podobnost seismogramů je možná pouze v případě, že je vždy stejný zlomový povrch aktivován a zaznamenán stejným přístrojem při dostatečně dlouhých vlnách. Samozřejmě čím kratší vlny, tím větší rozdíly. Jinými slovy, máte zdroj – zemětřesení a přijímač – seismometr na pevných místech a vlny šířící se mezi nimi stejným materiálem. Máte tedy dokonalou přírodní laboratoř a v ní nastavený experiment. Jen si musíte dostatečně dlouho počkat.
Vědci proto měli v ruce dobré mapy, aby prozkoumali mechanismy zemětřesení, která se čas od času opakují na aktivním, dobře monitorovaném zlomu. Od poloviny 80. let instalovali u Parkfieldu a podél zlomu celý arzenál přístrojů: výkonné seismografy, pak tenzometry, které měří deformaci horniny v hloubce 650 stop (~200 metrů) podél zlomu, magnetometry pro měření intenzity zlomu. magnetické polecreepmetry, které měří posuny na povrchu podél zlomu, a další vědecké „zbraně“. S 90 až 95% jistotou předpověděli, že další zemětřesení tam nastane v letech 1985 až 1993. Některé z klíčových otázek byly:
1. Jak se na zlomu rozděluje napětí v prostoru a čase působením tektonických sil před a po zemětřesení?
2. Opakují se zemětřesení v průměrném časovém intervalu, nebo je každé zemětřesení jedinečné, příběh sám o sobě?
3. Jak ovlivňuje struktura zlomů a okolní horniny nukleaci menších zemětřesení a možnost větších a jejich rozložení v čase a prostoru?
Zajímalo je, co nám deformace, kterou měříme na povrchu, může říct o rozložení napětí na zlomu, a doufali v pozitivní výsledek – potvrzení předpovědí výskytu zemětřesení v letech 1985 až 1993. Čekali a čekali. V těch letech jsem jednou týdně pracoval s kolegy v kanceláři US Geological Survey California v Menlo Parku v severozápadní části Silicon Valley, kde jsem mohl pozorovat některé vědce zapojené do experimentu.
Nakonec k zemětřesení o síle 6,0 v Parkfieldu skutečně došlo, ale až v roce 2004. Nejsledovanější a nejstudovanější zemětřesení v historii lidstva jsme přivítali s obrovským otazníkem nad hlavou; došlo k tomu 11 let po předpokládané době. Zničující. Proto „Parkfield Experiment“ zanechal v ústech hořkou pachuť zklamání. Ale jak se říká, nakonec uspějí jen ti, kteří se odváží selhat. Výzkum pokračoval.
Proč je předpověď zemětřesení tak složitá? Každá chyba je jiná – o některých z nich víme, ale o mnohých ne – katalogy zemětřesení nesahají dost daleko do minulosti a podzemní architektura je pro nás koneckonců zcela neviditelná.
Nevíme, jak hluboko zlom zasahuje, zda se jedná o plochý nebo zakřivený povrch, zda je jeho povrch hladký nebo drsný, zda a kde se dotýká jiných zlomů, chemické složení hornin na jedné a druhé straně zlomu, ani jejich fyzikální vlastnosti, například pevnost a pórovitost. Nevíme přesně, jak může deformace, kterou pozorujeme na povrchu Země, souviset s deformací a napětím v hloubce zlomu. Mnoho dalších faktorů také neznáme. Prognóza se dá udělat, ale ze své podstaty musí být pravděpodobnostní a brát s rezervou. Jak tedy budeme postupovat?
Ne všechno je tak negativní. První dobrou zprávou je, že ve většině zemí existují mapy seismického nebezpečí. Jsou kvalitně zpracované, ale samozřejmě se musí neustále aktualizovat. Další dobrou zprávou je, že na základě fundamentálních znalostí fyziky a šíření seismických vln vnitřkem a po povrchu Země můžeme předvídat, jak se bude země a některé budovy chovat při zemětřesení, a to už je zásadní přínos.
To je možné díky základnímu vědeckému a seismologickému výzkumu povahy podpovrchu, podobným způsobem, jakým mohou radiologové osvětlit vnitřek lidského těla. Ironií osudu nám zemětřesení pomáhají, protože slouží jako zdroj vln osvětlujících vnitřek Země. Díky rozvoji inženýrství, stavebnictví, informatiky a numerických metod je možné předpovídat chování infrastruktury během zemětřesení. Ať tak či onak, tyto mapy nebezpečí slouží jako vstup pro inženýry, stavitele a pojišťovny.
Nakonec nejpozitivnější je, že po celém světě probíhají moderní studie zahrnující laboratorní modely a umělou inteligenci, zaměřené směrem, že jednoho dne budeme schopni předpovídat zemětřesení. Určitě se to neobejde bez velkých investic do vědy a techniky, které se bude třeba nadále rozvíjet. To by nás mohlo dokonce přivést do bodu, kdy budeme muset umístit tisíce nebo miliony mikrosenzorů na každou poruchu v nitru Země a pak monitorovat napětí v reálném čase.
Svým způsobem budeme mít „křišťálovou kouli“ — vhled do dynamiky a budoucího chování poruch. Ve skutečnosti to děláme již dnes, ale povrch Země jsme pouze poškrábali pomocí satelitů. InSAR, LIDAR a GPS jsou jen některé ze sítí a metod, které nám umožňují nahlédnout do míst, kde je zemská kůra nejvíce namáhána povrchovými deformacemi.
Mechanismus nahromadění napětí nebo napětí na závadě je stále předmětem vyšetřování. Je nejpravděpodobnější, že horké horniny kontinentální kůry Země pod hloubkou přibližně 9,3 mil (15 kilometrů) jsou tvárné a tato horninová hmota „teče“ vyšší rychlostí než na povrchu, ale bez zemětřesení, a horní část kůry se proto ohýbá a napětí podél povrchu zlomu se zvyšuje. Jak je však toto napětí rozloženo v prostoru, zatím není známo.
Kromě toho nám laboratorní experimenty při vysokých tlacích a teplotách dávají nahlédnout do toho, jak tvrdé horniny jsou a jak souvisí napětí a stres. Vrty v okolí zlomu se zkoumá chemická a fyzikální struktura půdy. Prozkoumávají se staré kmeny stromů a provádějí se vykopávky za účelem zjištění historických zemětřesení na vzorcích hornin.
Investuje se do studia hlubšího nitra Země a mechanismu zemětřesení pomocí seismických vln a metod tomografie. Investuje se také do matematické geofyziky a také do strojového učení a vylepšených technik pro zpracování obrovského množství digitálních dat. Investuje se také do poplašných systémů založených na detekci P vln. I několik sekund varování před příchodem S-vln může být zásadní pro záchranu lidí a infrastruktury. Stejně tak se investuje do moderní výstavby odolné proti zemětřesení.
Závěr je ale takový, že pokud se nechcete přestěhovat do stabilních částí kontinentů, někam na Sibiř, do nejsevernějších, trvale zamrzlých částí Kanady nebo do odlehlých oblastí australského vnitrozemí, které zemětřesení zasáhne jen zřídka, musíme se naučit se zemětřesením žít.
Upraveno z When Worlds Quake: The Quest to Understanding the Interior of Earth and Beyond. Copyright © 2026 by Hrvoje Tkalčić. Přetištěno se svolením Princeton University Press.
