Øvre og nederste pladekontrol på Tohoku-oki jordskælvet i 2011

Forskere ved Tohoku Universitets Institut for Geofysik har studeret det store Tohoku-oki jordskælv, der fandt sted den 11. 2011, øst for Japans Honshu Island (fig. 1).

Jordskælvet, som registreres med en momentstørrelse (Mw) på 9,0, var det kraftigste jordskælv nogensinde registreret i Japan, og det fjerde kraftigste jordskælv i verden siden moderne registrering begyndte i 1900. Det udløste kraftige tsunamibølger, der forårsagede over 18, 000 kausaliteter. Tsunamien forårsagede atomulykker på Fukushima Daiichi atomkraftværket, og efterfølgende evakueringer påvirkede hundredtusindvis af beboere. Dette jordskælv har tiltrukket stor interesse blandt forskere, fordi få eksperter forventede, at et så stort jordskælv ville forekomme i dette område.

I det nordøstlige Japan (Tohoku), Stillehavspladen subducerer nordvestover under Okhotsk -pladen, forårsagede Tohoku-oki jordskælvet i 2011. Subduktion er en proces, hvor en af ​​Jordens tektoniske plader synker under en anden. Til dato, mange forskere har undersøgt årsagsmekanismen bag Tohoku-oki jordskælvet, og et centralt spørgsmål er opstået:Hvilken plade styrede dette enorme jordskælv? Den øverste Okhotsk -plade eller den nedre stillehavsplade? Der har været modstridende resultater, fordi den detaljerede struktur i og omkring kildezonen stadig er uklar.

Tohoku University-holdet, bestående af Dapeng Zhao og Xin Liu (nu ved Ocean University of China), anvendt en metode til seismisk tomografi til over 144, 000 P-bølge ankomst-tidsdata registreret af det tætte japanske seismiske netværk (fig. 1) for at bestemme en højopløsningstomografi under Tohoku-oki-regionen (fig. 2). De brugte også havbundens topografi og tyngdekraftsdata til at begrænse strukturen af ​​kildezonen.

Seismisk tomografi er et effektivt værktøj til at undersøge den tredimensionelle (3-D) struktur af Jordens indre, i særdeleshed, til afklaring af den detaljerede struktur af store jordskælvskildeområder. Ved at bruge denne metode, holdet modtog klare 3D-billeder af Tohoku-oki kildezonen (fig. 2), og viste, at Tohoku-oki jordskælvet i 2011 fandt sted i et område med høj seismisk hastighed i Tohoku megathrust-zonen. Dette højhastighedsområde afspejler en mekanisk stærk (hård) plet, som var ansvarlig for Tohoku-oki jordskælvet i 2011. Denne hårde plet stammer fra både granitiske badolitter i den overordnede Okhotsk-plade og hårde klipper på toppen af ​​den subducerende stillehavsplade (fig. 2).

Disse resultater indikerer, at strukturelle anomalier i og omkring Tohoku megathrust stammer fra både den øvre Okhotsk-plade og den nedre Stillehavsplade, som styrede genererings- og brudprocesserne af Tohoku-oki jordskælvet i 2011. Dette enorme jordskælv blev forårsaget af kollision af hårdere sten i både den øvre og nedre plade. Dette arbejde kaster nyt lys over den kausale mekanisme af megathrust jordskælv. Det tyder også på, at placeringen af ​​et fremtidigt stort jordskælv kan udpeges ved at undersøge den detaljerede struktur af megathrust-zonen.