Onderzoekers van de afdeling Geofysica van de Tohoku University hebben de grote aardbeving in Tohoku-oki bestudeerd die op 11 maart plaatsvond. 2011, ten oosten van het Japanse Honshu-eiland (Fig. 1).

De aardbeving, die registreerde met een momentmagnitude (Mw) van 9,0, was de krachtigste aardbeving ooit geregistreerd in Japan, en de op drie na krachtigste aardbeving ter wereld sinds het begin van de moderne registratie in 1900. Het veroorzaakte krachtige tsunami-golven die meer dan 18, 000 causaliteiten. De tsunami veroorzaakte kernongevallen in de kerncentrale van Fukushima Daiichi, en de daaropvolgende evacuaties troffen honderdduizenden inwoners. Deze aardbeving heeft grote belangstelling gewekt bij onderzoekers, omdat maar weinig experts verwachtten dat er in dat gebied zo'n grote aardbeving zou plaatsvinden.

In Noordoost-Japan (Tohoku), de Pacifische plaat zakt naar het noordwesten onder de Okhotsk-plaat, veroorzaakte de aardbeving in Tohoku-oki in 2011. Subductie is een proces waarbij een van de tektonische platen van de aarde onder een andere wegzakt. Daten, veel onderzoekers hebben het causale mechanisme van de aardbeving in Tohoku-oki onderzocht, en een belangrijke vraag is gerezen:welke plaat controleerde deze enorme aardbeving? De bovenste Okhotsk-plaat of de onderste Pacifische plaat? Er zijn tegenstrijdige resultaten, omdat de detailstructuur in en rond de bronzone nog onduidelijk is.

Het Tohoku University-team, bestaande uit Dapeng Zhao en Xin Liu (nu aan de Ocean University of China), een methode van seismische tomografie toegepast op meer dan 144, 000 P-golf aankomsttijdgegevens vastgelegd door het dichte Japanse seismische netwerk (Fig. 1) om een ​​tomografie met hoge resolutie onder het Tohoku-oki-gebied te bepalen (Fig. 2). Ze gebruikten ook zeebodemtopografie en zwaartekrachtgegevens om de structuur van de bronzone te beperken.

Seismische tomografie is een effectief hulpmiddel voor het onderzoeken van de driedimensionale (3-D) structuur van het binnenste van de aarde, vooral, voor het verduidelijken van de gedetailleerde structuur van grote aardbevingsbrongebieden. Met behulp van deze methode, het team ontving duidelijke 3D-beelden van de Tohoku-oki-bronzone (Fig. 2), en toonde aan dat de Tohoku-oki-aardbeving in 2011 plaatsvond in een gebied met hoge seismische snelheid in de megathrust-zone van Tohoku. Dit hogesnelheidsgebied weerspiegelt een mechanisch sterke (harde) plek die verantwoordelijk was voor de Tohoku-oki-aardbeving in 2011. Deze harde patch is het resultaat van zowel granieten batholieten in de overheersende Okhotsk-plaat als harde rotsen bovenop de subducterende Pacifische plaat (figuur 2).

Deze resultaten geven aan dat structurele anomalieën in en rond de Tohoku-megathrust afkomstig zijn van zowel de bovenste Okhotsk-plaat als de onderste Pacifische plaat, die de generatie- en breukprocessen van de Tohoku-oki-aardbeving in 2011 beheersten. Deze enorme aardbeving werd veroorzaakt door de botsing van hardere rotsen in zowel de bovenste als de onderste platen. Dit werk werpt nieuw licht op het causale mechanisme van megathrust-aardbevingen. Het suggereert ook dat de locatie van een toekomstige grote aardbeving kan worden bepaald door de gedetailleerde structuur van de megathrust-zone te onderzoeken.