2011 Tohoku-oki jordskælv:Resultater fra seismiske reflektionsdata

Et slående fund ved Tohoku-oki-jordskælvet i 2011 (Mw 9.0) er, at mere end 50 meter coseismisk fejlslip nåede skyttegravsaksen. Ud over dette, seismologiske undersøgelser fandt en klar dybdeafhængig variation i kildeplaceringen mellem høj- og lavfrekvent seismisk energistråling. Imidlertid, strukturelle træk, der kan kontrollere glideadfærden i brudzonen, er ikke blevet undersøgt godt.

I deres artikel for Geosfære , forfattere Shuichi Kodaira og kolleger behandlede seismiske refleksionsdata erhvervet i brudzonen af ​​et japansk forskningsfartøj Kairei og undersøgte dybdevarierende strukturelle karakteristika. De resulterende karakteristiske strukturer var et frontalt prisme, som er en kileformet sedimentær enhed ved skyttegravsspidsen af ​​den overordnede plade, en reflekterende zone ved havets ende af den sammenhængende kontinentale ramme over den subducerede oceaniske skorpe, og subducerede horst-and-graben strukturer, der kunne spores ned til ~25 km dybde.

Kodaira og kolleger overvejede størrelsen og fordelingen af ​​det frontale prisme sammen med data fra en tidligere undersøgelse og fandt ud af, at det frontale prisme langs Japan-graven er veludviklet fra den centrale til den nordlige ende af Japan-graven.

Sammenhængen af ​​det frontale prisme og den store slipzone fra Tohoku-oki-jordskælvet i 2011 samt fejlzonen for Sanriku-jordskælvet i 1896 indikerer, at tsunami-jordskælv med stort lavt skred er opstået, hvor frontprismet er veludviklet. Tydelige horst-and-graben strukturer, som blev dannet på grund af bøjning af oceanpladen ved en subduktionszone, blev afbildet under det frontale prisme og den reflekterende zone. Disse billeder viser, at kasten af ​​de normale forkastninger forbundet med horst-and-graben strukturerne er større med op til ~2 km under den reflekterende zone. Dette indikerer kontinuerlig bøjning af pladen, selv efter at den oceaniske plade er subduceret.

Ved at overveje seismiske billeder og seismicitet observeret af både land- og havbunden seismografnetværk, Kodaira og kolleger identificerede følgende dybdevarierende strukturelle træk:Den lavvandede del af brudzonen, hvor tsunamijordskælv forekommer, er karakteriseret ved lave niveauer af kortvarig seismisk energistråling, et veludviklet frontalprisme med lav hastighed og reflekterende zone, og lav seismicitet langs pladegrænsefladen. I brudzonen fra den reflekterende zone til 25 km dyb, hvor store coseismiske glidninger med lave niveauer af kort periode seismisk energi observeres, subducerede horst-and-graben-strukturer afbildes, og baggrundsseismiciteten langs pladegrænsefladen er meget lav. I brudzonen dybere end 25 km, klare seismiske billeder blev ikke opnået, men der blev observeret høj baggrundsseismicitet, der falder på land. Dette fortolkes, at pladegrænsefladen i denne dybde er karakteriseret ved høj baggrundsseismicitet.