tsunamiens åpenbare årsak: skjelvet skjedde i en subduksjonssone, hvor den tektoniske platen under Stillehavet forsøkte å glide under den tilstøtende kontinentalplaten som holdt Opp Japan og andre landmasser. Platene hadde vært stort sett fast mot hverandre i århundrer, og press bygget opp. Til slutt ga noe. Hundrevis av kvadrat miles av havbunnen plutselig lurched horisontalt noen 160 fot, og stakk oppover med opptil 33 fot. Forskere kaller dette en megathrust. Som en hånd vinket kraftig under vann i et badekar, stikken spredd til havoverflaten og oversatt til bølger. Da de nærmet seg grunne kystvann, ble deres energi konsentrert, og de vokste i høyde. Resten er historie.
men forskere innså snart at noe ikke legge opp. Tsunamistørrelser har en tendens til å speile jordskjelvstørrelser på en forutsigbar skala; Denne produserte bølger tre eller fire ganger større enn forventet. Bare måneder senere identifiserte Japanske forskere en annen, svært uvanlig feil noen 30 miles nærmere kysten som syntes å ha flyttet sammen med megathrust. Denne feilen, de begrunnet, kunne ha forstørret tsunamien. Men nøyaktig hvordan det kom til å utvikle seg der, kunne de ikke si. Nå gir En ny studie i tidsskriftet Nature Geoscience et svar, og mulig innsikt i andre områder som er utsatt for store tsunamier.
studiens forfattere, basert På Columbia Universitys Lamont-Doherty Earth Observatory, undersøkte et bredt spekter av data samlet inn av andre forskere før skjelvet og etterpå. Dette inkluderte topografiske kart over havbunnen, sedimenter fra undervannsborehull, og registreringer av seismiske sjokk bortsett fra megathrust.
den uvanlige feilen i spørsmålet er en såkalt utvidelsesfeil – en Der Jordskorpen blir trukket fra hverandre i stedet for å bli presset sammen. Etter megathrust flyttet området rundt utvidelsesfeilen rundt 200 meter sjøsiden, og en serie scarps 10 til 15 meter høy kunne ses der, noe som indikerer en plutselig, kraftig pause. Området rundt forkastningen var også varmere enn havbunnen rundt, noe som indikerer friksjon fra en nylig bevegelse; som antydet at forkastningen hadde blitt løs da megatrusten traff. Dette ville i sin tur ha lagt til tsunamiens kraft.
Utvidelsesfeil er faktisk vanlige rundt subduksjonssoner-men bare i havplater, ikke de overordnede kontinentale, hvor denne ble funnet. Hvordan kom den dit? Og, kan slike farlige funksjoner lurer i andre deler av verden?
forfatterne av det nye papiret mener at svaret er vinkelen der havplaten dykker under kontinentet; de sier at den gradvis har grunne ut over millioner av år. «De fleste vil si at det var megathrust som forårsaket tsunamien, men vi og noen andre sier at det kan ha vært noe annet på jobb på toppen av det,» Sa Lamont PhD. student Bar Oryan, avisens hovedforfatter. «Det som er nytt her er at vi forklarer mekanismen for hvordan feilen utviklet seg.»
forskerne sier at for lenge siden beveget havplaten seg ned i en brattere vinkel, og kunne falle ganske enkelt uten å forstyrre havbunnen på den overordnede kontinentalplaten. Eventuelle utvidelsesfeil var sannsynligvis begrenset til havplaten bak grøften-sonen der de to platene møtes. Da, kanskje 4 millioner eller 5 millioner år siden, ser det ut til at subduksjonsvinkelen begynte å synke. Som et resultat begynte havplaten å utøve press på sedimenter på toppen av kontinentalplaten. Dette presset sedimentene inn i en stor, subtil pukkel mellom grøften og Japans strandlinje. Når hump fikk stor og komprimert nok, det var bundet til å bryte, og det var trolig hva som skjedde da megathrust skjelvet ristet ting løs. Forskerne brukte datamodeller for å vise hvordan langsiktige endringer i platenes dip kunne gi store endringer i kortsiktig deformasjon under et jordskjelv.
det er flere bevislinjer. For en, materiale tatt fra borehull før skjelvet viser at sedimenter hadde blitt presset oppover omtrent midtveis mellom land og grøft, mens de nærmere både land og grøft hadde vært avtagende-ligner på hva som kan skje hvis man la et stykke papir flatt på et bord og deretter sakte presset inn på den fra motsatte sider. Også opptak av etterskjelv i seks måneder etter den store skjelvet viste score til extensional-feil-type jordskjelv tepper havbunnen over kontinentalplaten. Dette antyder at den store utvidelsesfeilen bare er den mest åpenbare; stammen ble frigjort overalt i mindre, lignende skjelv i omkringliggende områder, da hump avslappet.
Videre, På land, er Japan vert for mange vulkaner arrangert i en pen nord-sør bue. Disse er drevet av magma generert 50 eller 60 miles ned, ved grensesnittet mellom subduksjonsplaten og kontinentalplaten. I løpet av de samme 4 millioner til 5 millioner årene har denne buen migrert vestover, vekk fra grøften. Siden magma generasjon har en tendens til å skje på en ganske konstant dybde, dette legger til bevis for at vinkelen på subduksjon har gradvis vært økende grunnere, skyve magma-genererende sone lenger inn i landet.
Lamont geofysiker Og medforfatter Roger Buck sa at studien og de tidligere som den bygger på, har globale implikasjoner. «Hvis vi kan gå og finne ut om subduksjonsvinkelen beveger seg opp eller ned, og se om sedimenter gjennomgår samme type deformasjon, kan vi være bedre i stand til å si hvor denne typen risiko eksisterer,» sa han. Kandidater til en slik undersøkelse vil inkludere områder utenfor Nicaragua, Alaska,Java og andre i jordskjelvssonene I Stillehavsringen. «Dette er områder som betyr noe for millioner av mennesker,» sa han.
