Fig. 1. (A) Distribuzione delle 382 stazioni sismiche utilizzate in questo studio. I palloni da spiaggia rossi e rosa indicano i meccanismi focali del terremoto di Tohoku-oki del 2011 (Mw 9.0) e di altri terremoti megathrust (Mw ≥ 7.0) durante il 1917 - 2017, rispettivamente. La linea bianca segna il limite di discesa della sismicità interplacca. Le linee tratteggiate gialle indicano i contorni di profondità del limite superiore della placca pacifica in subduzione. (B) Impostazioni tettoniche della regione di studio (riquadro blu). Linee nere a dente di sega:fosse oceaniche. Attestazione:Dapeng Zhao
I ricercatori del Dipartimento di Geofisica dell'Università di Tohoku hanno studiato il grande terremoto di Tohoku-oki verificatosi l'11 marzo. 2011, a est dell'isola giapponese di Honshu (Fig. 1).
Il terremoto, che ha registrato una magnitudo momento (Mw) di 9,0, è stato il terremoto più potente mai registrato in Giappone, e il quarto terremoto più potente al mondo dall'inizio della registrazione moderna nel 1900. Ha innescato potenti onde di tsunami causando oltre 18, 000 causalità. Lo tsunami ha causato incidenti nucleari alla centrale nucleare di Fukushima Daiichi, e le successive evacuazioni hanno colpito centinaia di migliaia di residenti. Questo terremoto ha suscitato grande interesse tra i ricercatori, perché pochi esperti si aspettavano un terremoto così grande in quella zona.
Nel nord-est del Giappone (Tohoku), la placca del Pacifico sta subducendo verso nord-ovest sotto la placca di Okhotsk, causando il terremoto di Tohoku-oki del 2011. La subduzione è un processo in cui una delle placche tettoniche della Terra affonda sotto un'altra. Ad oggi, molti ricercatori hanno studiato il meccanismo causale del terremoto di Tohoku-oki, ed è sorta una domanda chiave:quale placca ha controllato questo enorme terremoto? La placca superiore di Okhotsk o la placca inferiore del Pacifico? Ci sono stati risultati contrastanti, perché la struttura dettagliata all'interno e intorno alla zona di origine non è ancora chiara.
Fig. 2. Sezioni trasversali verticali est-ovest della tomografia Vp (sinistra) e dei corrispondenti cartoni (destra) lungo tre profili (A) al largo della prefettura di Iwate, (B) al largo della prefettura di Miyagi, e (C) al largo della prefettura di Fukushima. La topografia residua normalizzata (linea blu) e la gravità (linea verde) sono mostrate sopra ogni sezione trasversale. I colori rosso e blu denotano perturbazioni Vp basse e alte, rispettivamente, la cui scala è mostrata a lato (A). Le linee bianche in grassetto e tratteggiate indicano il limite superiore della placca pacifica in subduzione e la discontinuità di Moho, rispettivamente. La stella rossa:il terremoto di Tohoku-oki del 2011 (Mw 9.0). Le stelle nere e gialle indicano altri terremoti megathrust (Mw 7.0~8.0) durante il 1917-2017 e terremoti a frequenza molto bassa (VLFE) entro una larghezza di 40 km da ciascun profilo, rispettivamente. Il triangolo inverso:la fossa giapponese. Nei pannelli di destra, il rosso, le linee verdi e blu indicano basso-, anomalie con Vp normale e alta in cima alla placca pacifica in subduzione, rispettivamente. HF:alta frequenza. Attestazione:Dapeng Zhao
Il team dell'Università di Tohoku, composto da Dapeng Zhao e Xin Liu (ora alla Ocean University of China), applicato un metodo di tomografia sismica a oltre 144, 000 Dati sull'ora di arrivo dell'onda P registrati dalla fitta rete sismica giapponese (Fig. 1) per determinare una tomografia ad alta risoluzione al di sotto della regione di Tohoku-oki (Fig. 2). Hanno anche usato la topografia del fondale marino e i dati sulla gravità per vincolare la struttura della zona di origine.
La tomografia sismica è uno strumento efficace per indagare la struttura tridimensionale (3D) dell'interno della Terra, in particolare, per chiarire la struttura dettagliata di grandi aree di origine sismica. Usando questo metodo, il team ha ricevuto chiare immagini 3D della zona sorgente di Tohoku-oki (Fig. 2), e ha mostrato che il terremoto di Tohoku-oki del 2011 si è verificato in un'area ad alta velocità sismica nella zona megathrust di Tohoku. Questa zona ad alta velocità riflette una zona meccanicamente forte (dura) che è stata responsabile del terremoto di Tohoku-oki del 2011. Questa chiazza dura risulta da entrambi i batoliti granitici nella placca di Okhotsk prevalente e dalle rocce dure in cima alla placca pacifica in subduzione (Fig. 2).
Questi risultati indicano che le anomalie strutturali all'interno e intorno al megathrust di Tohoku hanno origine sia dalla placca superiore di Okhotsk che dalla placca inferiore del Pacifico, che ha controllato i processi di generazione e rottura del terremoto di Tohoku-oki del 2011. Questo enorme terremoto è stato causato dalla collisione di rocce più dure sia nella placca superiore che in quella inferiore. Questo lavoro getta nuova luce sul meccanismo causale dei terremoti megathrust. Suggerisce inoltre che la posizione di un futuro grande terremoto possa essere individuata studiando la struttura dettagliata della zona di megaspinta.
