Terremoti e vulcani nelle zone di subduzione possono causare grandi catastrofi umane. Precedenti studi sulla struttura delle zone di subduzione e sui meccanismi causali dei terremoti megathrust giganti (M ≥ 9,0) si sono concentrati principalmente su aspetti come le placche subduttive e le interfacce tra le placche.

In contrasto, la struttura dell'astenosfera oceanica al di sotto della lastra in subduzione (a profondità di 100-250 km) e la sua influenza sulla nucleazione di giganteschi terremoti megathrust non sono stati ben studiati.

Recentemente, Il Dr. Fan Jianke dell'Istituto di Oceanologia dell'Accademia Cinese delle Scienze (IOCAS) e il Prof. Zhao Dapeng dell'Università di Tohoku hanno rivolto la loro attenzione a questo problema studiando la struttura dell'astenosfera oceanica di sei zone di subduzione dove si sono verificati terremoti giganti.

I loro risultati sono stati pubblicati in Geoscienze naturali il 26 aprile.

I ricercatori hanno adottato le inversioni tomografiche dell'onda P e compilato modelli tomografici aggiornati. Le immagini tomografiche rivelano chiaramente anomalie a bassa velocità (lenta) sottolastra sotto le regioni dell'avambraccio nelle sei zone di subduzione.

"Gli ipocentri dei terremoti giganti si trovano generalmente al di sopra dei bordi delle anomalie lente o al di sopra degli spazi tra loro. Grandi slittamenti cosismici dei terremoti giganti si verificano principalmente sopra gli spazi tra le anomalie lente, " ha detto il dottor Fan.

La forza di galleggiamento di un'anomalia lenta sottolastra può aumentare lo sforzo di taglio tra le placche aumentando lo stress normale tra le placche. Lo sforzo di taglio tra le piastre aumenta la soglia di stress critico per la rottura, e lo sforzo di taglio critico al di sopra dell'intervallo di anomalia lenta è leggermente inferiore a quello al di sopra dell'anomalia lenta.

Però, lo sforzo di taglio critico è ancora abbastanza grande e relativamente più facile da raggiungere. Come tale, può indurre un gigantesco terremoto megathrust al di sopra del lento gap di anomalia, che è principalmente controllato dall'eterogeneità strutturale sopra e intorno all'interfaccia della piastra.

Inoltre, la forza di galleggiamento dell'anomalia lenta può causare una risposta morfologica dalla lastra in subduzione, aumentando così lo sforzo di taglio sull'interfaccia della piastra. La conduzione termica o l'erosione termomeccanica dall'anomalia lenta possono provocare la trasformazione della reologia dell'interfaccia da attrito a taglio viscoso.

Questa trasformazione può in parte spiegare il verificarsi di terremoti a scorrimento lento al di sopra di anomalie lente. L'area a lento scorrimento può impedire la propagazione della rottura e ospitare il doposcivolamento di un gigantesco terremoto di grande spinta.

"È necessario condurre una tomografia sismica per indagare strutture astenosferiche più dettagliate sotto una lastra in subduzione, che potrebbe individuare la potenziale posizione di un futuro gigantesco terremoto di grande spinta, " ha detto il dottor Fan.