tsunamiens indlysende årsag: jordskælvet opstod i et subduktionsområde, hvor den tektoniske plade, der ligger til grund for Stillehavet, forsøgte at glide under den tilstødende kontinentale plade, der holdt Japan og andre landmasser op. Pladerne havde stort set været fast mod hinanden i århundreder, og presset blev opbygget. Endelig gav noget. Hundredvis af kvadrat miles af havbunden pludselig slingrede vandret omkring 160 fod, og stak opad med op til 33 fod. Forskere kalder dette en megathrust. Som en hånd vinkede kraftigt under vandet i et badekar, spredte stikken sig til havoverfladen og blev oversat til bølger. Da de nærmede sig lavvandede kystfarvande, koncentrerede deres energi sig, og de voksede i højden. Resten er historie.
men forskere indså snart, at noget ikke tilføjede. Tsunamistørrelser har tendens til at spejle jordskælvsstørrelser i en forudsigelig skala; denne producerede bølger tre eller fire gange større end forventet. Bare måneder senere, japanske forskere identificerede en anden, meget usædvanlig fejl nogle 30 miles tættere på kysten, der syntes at have bevæget sig sammen med megathrust. Denne fejl, begrundede de, kunne have forstørret tsunamien. Men præcis hvordan det kom til at udvikle sig der, kunne de ikke sige. Nu giver en ny undersøgelse i tidsskriftet Nature Geoscience et svar og mulig indsigt i andre områder med risiko for store tsunamier.
undersøgelsens forfattere, baseret på Columbia University ‘ s Lamont-Doherty Earth Observatory, undersøgte en lang række data indsamlet af andre forskere før Jordskælvet og efter. Dette omfattede topografiske kort over havbunden, sedimenter fra borehuller under vandet og optegnelser over seismiske chok bortset fra megathrust.
den usædvanlige fejl, der er tale om, er en såkaldt ekstensionsfejl-en fejl, hvor jordskorpen trækkes fra hinanden i stedet for at blive skubbet sammen. Efter megathrust flyttede området omkring den ekstensionelle fejl omkring 200 fod mod havet, og en række tørklæder 10 til 15 fod høje kunne ses der, hvilket indikerer en pludselig, kraftig pause. Området omkring den ekstensionelle fejl var også varmere end den omgivende havbund, hvilket indikerer friktion fra en meget nylig bevægelse; der antydede, at den ekstensionelle fejl var blevet rystet løs, da megathrust ramte. Dette ville igen have tilføjet tsunamiens magt.
Ekstensionsfejl er faktisk almindelige omkring subduktionsområder-men kun i oceaniske plader, ikke de overordnede kontinentale, hvor denne blev fundet. Hvordan kom det derhen? Og kan sådanne farlige træk lure i andre dele af verden?
forfatterne af det nye papir mener, at svaret er den vinkel, hvorpå havpladen dykker under det kontinentale; de siger, at det gradvist er blevet fladt ud over millioner af år. “De fleste mennesker vil sige, at det var megathrust, der forårsagede tsunamien, men vi og nogle andre siger, at der måske har været noget andet på arbejde oven på det,” sagde Lamont ph.d. student Bar Oryan, avisens hovedforfatter. “Det nye her er, at vi forklarer mekanismen for, hvordan fejlen udviklede sig.”
forskerne siger, at den oceaniske plade for længe siden bevægede sig ned i en stejlere vinkel og kunne falde ret let uden at forstyrre havbunden på den overordnede kontinentale plade. Enhver udvidelsesfejl var sandsynligvis begrænset til den oceaniske plade bag grøften-det område, hvor de to plader mødes. Derefter, starter måske 4 millioner eller 5 millioner år siden, det ser ud til, at subduktionsvinklen begyndte at falde. Som resultat, den oceaniske plade begyndte at udøve pres på sedimenter oven på den kontinentale plade. Dette skubbede sedimenterne ind i en enorm, subtil pukkel mellem grøften og Japans kystlinje. Når pukkelen blev stor og komprimeret nok, det var bundet til at bryde, og det var sandsynligvis, hvad der skete, da megathrust-jordskælvet rystede tingene løs. Forskerne brugte computermodeller til at vise, hvordan langsigtede ændringer i pladens dip kunne producere store ændringer i den kortsigtede deformation under et jordskælv.
der er flere beviser. For det første viser materiale taget fra borehuller før jordskælvet, at sedimenter var blevet presset opad omkring midtvejs mellem landet og grøften, mens de tættere på både landet og grøften var faldet-svarende til hvad der kunne ske, hvis man lagde et stykke papir fladt på et bord og derefter langsomt skubbet ind på det fra modsatte sider. Også, optagelser af efterskælv i de seks måneder efter det store jordskælv viste snesevis af jordskælv med ekstensionsfejl, der tæpper havbunden over den kontinentale plade. Dette antyder, at den store udvidelsesfejl kun er den mest åbenlyse; stamme blev frigivet overalt i mindre, lignende jordskælv i de omkringliggende områder, da pukkelen slappede af.
desuden er Japan vært for mange vulkaner arrangeret i en pæn nord-syd bue. Disse er drevet af magma genereret 50 eller 60 miles ned, ved grænsefladen mellem subducting slab og continental plate. I løbet af de samme 4 millioner til 5 millioner år har denne bue migreret vestpå, væk fra grøften. Da magma generation har tendens til at finde sted på en ret konstant dybde, tilføjer dette beviset for, at subduktionsvinklen gradvist er vokset lavere og skubber det magma-genererende område længere inde i landet.
Lamont geofysiker og medforfatter Roger Buck sagde, at undersøgelsen og de tidligere, den bygger på, har globale implikationer. “Hvis vi kan gå og finde ud af, om subduktionsvinklen bevæger sig op eller ned, og se om sedimenter gennemgår den samme form for deformation, kan vi måske bedre sige, hvor denne form for risiko eksisterer,” sagde han. Kandidater til en sådan undersøgelse vil omfatte områder ud for Nicaragua, Alaska, Java og andre i jordskælvsområderne i Pacific Ring of Fire. “Det er områder, der betyder noget for millioner af mennesker,” sagde han.
