Op 11 maart, 2011, een aardbeving met een kracht van 9 op de schaal van Richter onder de zeebodem voor de kust van Japan - de krachtigste aardbeving die het land in de moderne tijd heeft getroffen, en de vierde machtigste ter wereld sinds het begin van de moderne registratie. Het genereerde een reeks tsunami-golven die op sommige plaatsen een buitengewone hoogte van 125 tot 130 voet bereikten. De golven verwoestten een groot deel van de dichtbevolkte kustlijn van Japan, veroorzaakte het smelten van drie kernreactoren, en doodde bijna 20, 000 mensen.

De duidelijke oorzaak van de tsunami:de aardbeving vond plaats in een subductiezone, waar de tektonische plaat onder de Stille Oceaan onder de aangrenzende continentale plaat probeerde te glijden en Japan en andere landmassa's omhoog hield. De platen zaten eeuwenlang grotendeels tegen elkaar geplakt, en druk opgebouwd. Eindelijk, iets gaf. Honderden vierkante mijlen zeebodem slingerden plotseling ongeveer 160 voet horizontaal, en stuwkracht omhoog door maximaal 33 voet. Wetenschappers noemen dit een megathrust. Zoals een hand krachtig zwaaide onder water in een badkuip, de slingering verspreidde zich naar het zeeoppervlak en vertaalde zich in golven. Toen ze ondiepe kustwateren naderden, hun energie geconcentreerd, en ze groeiden in hoogte. De rest is geschiedenis.

Maar wetenschappers realiseerden zich al snel dat er iets niet klopte. Tsunami-afmetingen hebben de neiging om aardbevingsmagnitudes op een voorspelbare schaal te weerspiegelen; Deze produceerde golven die drie of vier keer groter waren dan verwacht. Slechts enkele maanden later, Japanse wetenschappers identificeerden een andere, hoogst ongebruikelijke fout zo'n 30 mijl dichter bij de kust die leek te zijn verplaatst in tandem met de megathrust. deze fout, zij redeneerden, de tsunami had kunnen vergroten. Maar hoe het zich daar precies heeft ontwikkeld, konden ze niet zeggen. Nutsvoorzieningen, een nieuwe studie in het tijdschrift Natuur Geowetenschappen geeft een antwoord, en mogelijk inzicht in andere gebieden die het risico lopen op grote tsunami's.

De auteurs van de studie, gebaseerd op het Lamont-Doherty Earth Observatory van de Columbia University, onderzocht een breed scala aan gegevens verzameld door andere onderzoekers voor en na de aardbeving. Dit omvatte topografische kaarten van de zeebodem, sedimenten uit boorgaten onder water, en verslagen van seismische schokken, afgezien van de megathrust.

De ongewone fout in kwestie is een zogenaamde extensionele fout - een waarbij de aardkorst uit elkaar wordt getrokken in plaats van tegen elkaar gedrukt. Na de megastoot, het gebied rond de extensionele breuk bewoog ongeveer 200 voet zeewaarts, en daar was een reeks steile hellingen van 10 tot 15 voet hoog te zien, wijst op een plotselinge, krachtige pauze. Het gebied rond de extensionele breuk was ook warmer dan de omringende zeebodem, duidt op wrijving van een zeer recent uurwerk; dat suggereerde dat de extensionele fout was losgeschoten toen de megathrust toesloeg. Dit zou op zijn beurt de kracht van de tsunami hebben vergroot.

Extensionele fouten komen in feite vaak voor rond subductiezones, maar alleen in oceanische platen, niet de overheersende continentale, waar deze is gevonden. Hoe is het daar gekomen? En, zouden dergelijke gevaarlijke kenmerken op de loer kunnen liggen in andere delen van de wereld?

De auteurs van het nieuwe artikel geloven dat het antwoord de hoek is waaronder de oceaanplaat onder het continentale duikt; ze zeggen dat het in de loop van miljoenen jaren geleidelijk aan ondieper is geworden. "De meeste mensen zouden zeggen dat het de megastoot was die de tsunami veroorzaakte, maar wij en enkele anderen zeggen dat er misschien nog iets anders aan de hand was, " zei Lamont PhD-student Bar Oryan, hoofdauteur van de krant. "Wat hier nieuw is, is dat we het mechanisme uitleggen van hoe de fout zich ontwikkelde."

De onderzoekers zeggen dat lang geleden, de oceanische plaat bewoog in een steilere hoek naar beneden, en kon vrij gemakkelijk vallen, zonder de zeebodem op de overheersende continentale plaat te verstoren. Elke extensionele breuk was waarschijnlijk beperkt tot de oceanische plaat achter de geul - de zone waar de twee platen samenkomen. Vervolgens, misschien 4 miljoen of 5 miljoen jaar geleden begonnen, het lijkt erop dat de subductiehoek begon af te nemen. Als resultaat, de oceanische plaat begon druk uit te oefenen op sedimenten bovenop de continentale plaat. Dit duwde de sedimenten in een enorme, subtiele bult tussen de loopgraaf en de Japanse kustlijn. Toen de bult eenmaal groot en gecomprimeerd genoeg was, het moest zeker breken, en dat was waarschijnlijk wat er gebeurde toen de megathrust-beving de zaken los schudde. De onderzoekers lieten met computermodellen zien hoe veranderingen op de lange termijn in de dip van de plaat grote veranderingen kunnen veroorzaken in de vervorming op korte termijn tijdens een aardbeving.

Er zijn meerdere bewijslijnen. Voor een, materiaal dat vóór de aardbeving uit boorgaten is gehaald, laat zien dat sedimenten ongeveer halverwege tussen het land en de greppel omhoog waren geperst, terwijl degenen die dichter bij zowel het land als de greppel stonden, waren verzakt - vergelijkbaar met wat er zou kunnen gebeuren als je een stuk papier plat op een tafel zou leggen en er dan langzaam vanaf tegenovergestelde kanten op zou duwen. Ook, opnamen van naschokken in de zes maanden na de grote aardbeving toonden tientallen aardbevingen van het type extensional-fault die de zeebodem over de continentale plaat bedekten. Dit suggereert dat de grote extensionele fout slechts de meest voor de hand liggende is; stam werd overal vrijgelaten in kleinere, soortgelijke aardbevingen in de omliggende gebieden, terwijl de bult ontspande.

Verder, op het land, Japan herbergt talrijke vulkanen die in een nette noord-zuid boog zijn gerangschikt. Deze worden gevoed door magma dat 50 of 60 mijl naar beneden wordt gegenereerd, op het grensvlak tussen de subductieplaat en de continentale plaat. Over dezelfde 4 miljoen tot 5 miljoen jaar, deze boog is naar het westen aan het migreren, weg van de greppel. Aangezien het genereren van magma meestal op een vrij constante diepte plaatsvindt, dit draagt ​​bij aan het bewijs dat de subductiehoek geleidelijk ondieper is geworden, de magma-genererende zone verder landinwaarts duwen.

Lamont-geofysicus en coauteur Roger Buck zei dat de studie en de eerdere waarop het voortbouwt, wereldwijde implicaties hebben. "Als we kunnen gaan uitzoeken of de subductiehoek omhoog of omlaag beweegt, en kijk of sedimenten dezelfde vorm van vervorming ondergaan, kunnen we misschien beter zeggen waar dit soort risico bestaat, " zei hij. Kandidaten voor een dergelijk onderzoek zijn onder meer gebieden buiten Nicaragua, Alaska, Java en anderen in de aardbevingszones van de Pacifische Ring van Vuur. "Dit zijn gebieden die voor miljoenen mensen van belang zijn, " hij zei.