Fig. 1. (A) Distribution de 382 stations sismiques utilisées dans cette étude. Les ballons de plage rouges et roses désignent les mécanismes focaux du tremblement de terre de Tohoku-oki de 2011 (Mw 9,0) et d'autres tremblements de terre de méga-poussée (Mw 7,0) entre 1917 et 2017, respectivement. La ligne blanche marque la limite en aval-pendage de la sismicité interplaque. Les lignes pointillées jaunes indiquent les contours de profondeur de la limite supérieure de la plaque du Pacifique en subduction. (B) Paramètres tectoniques de la région d'étude (boîte bleue). Lignes noires en dents de scie :tranchées océaniques. Crédit :Dapeng Zhao
Des chercheurs du département de géophysique de l'université de Tohoku ont étudié le grand tremblement de terre de Tohoku-oki qui s'est produit le 11 mars. 2011, à l'est de l'île japonaise de Honshu (Fig. 1).
Le tremblement de terre, qui a enregistré avec une magnitude de moment (Mw) de 9,0, était le tremblement de terre le plus puissant jamais enregistré au Japon, et le quatrième tremblement de terre le plus puissant au monde depuis le début de l'enregistrement moderne en 1900. Il a déclenché de puissantes vagues de tsunami causant plus de 18, 000 causalités. Le tsunami a causé des accidents nucléaires à la centrale nucléaire de Fukushima Daiichi, et les évacuations qui ont suivi ont touché des centaines de milliers de résidents. Ce séisme a suscité un grand intérêt chez les chercheurs, car peu d'experts s'attendaient à ce qu'un tremblement de terre aussi important se produise dans cette région.
Au nord-est du Japon (Tohoku), la plaque Pacifique plonge vers le nord-ouest sous la plaque Okhotsk, causant le tremblement de terre de Tohoku-oki en 2011. La subduction est un processus où l'une des plaques tectoniques de la Terre s'enfonce sous une autre. À ce jour, de nombreux chercheurs ont étudié le mécanisme causal du tremblement de terre de Tohoku-oki, et une question clé s'est posée :quelle plaque a contrôlé cet énorme tremblement de terre ? La plaque supérieure d'Okhotsk ou la plaque inférieure du Pacifique ? Il y a eu des résultats contradictoires, parce que la structure détaillée dans et autour de la zone source n'est pas encore claire.
Fig. 2. Coupes transversales verticales est-ouest de la tomographie Vp (à gauche) et des dessins correspondants (à droite) le long de trois profils (A) au large de la préfecture d'Iwate, (B) au large de la préfecture de Miyagi, et (C) au large de la préfecture de Fukushima. La topographie résiduelle normalisée (ligne bleue) et la gravité (ligne verte) sont indiquées au sommet de chaque coupe transversale. Les couleurs rouge et bleu indiquent des perturbations Vp faibles et élevées, respectivement, dont l'échelle est indiquée à côté de (A). Les lignes blanches en gras et en pointillés indiquent la limite supérieure de la plaque du Pacifique en subduction et la discontinuité de Moho, respectivement. L'étoile rouge :le tremblement de terre de Tohoku-oki en 2011 (Mw 9,0). Les étoiles noires et jaunes désignent d'autres tremblements de terre de méga-poussée (Mw 7,0 ~ 8,0) au cours de 1917-2017 et des tremblements de terre à très basse fréquence (VLFE) dans une largeur de 40 km de chaque profil, respectivement. Le triangle inversé :le Japan Trench. Dans les panneaux de droite, le rouge, les lignes vertes et bleues indiquent les faibles, anomalies de Vp normale et élevée au sommet de la plaque Pacifique en subduction, respectivement. HF :haute fréquence. Crédit :Dapeng Zhao
L'équipe de l'Université du Tohoku, comprenant Dapeng Zhao et Xin Liu (maintenant à l'Université océanique de Chine), appliqué une méthode de tomographie sismique à plus de 144, 000 Données d'heure d'arrivée de l'onde P enregistrées par le réseau sismique japonais dense (Fig. 1) pour déterminer une tomographie haute résolution sous la région de Tohoku-oki (Fig. 2). Ils ont également utilisé la topographie du fond marin et les données gravimétriques pour contraindre la structure de la zone source.
La tomographie sismique est un outil efficace pour étudier la structure tridimensionnelle (3D) de l'intérieur de la Terre, en particulier, pour clarifier la structure détaillée des grandes zones de sources sismiques. En utilisant cette méthode, l'équipe a reçu des images 3D claires de la zone source de Tohoku-oki (Fig. 2), et a montré que le tremblement de terre de Tohoku-oki de 2011 s'est produit dans une zone à haute vitesse sismique dans la zone de méga-poussée de Tohoku. Cette zone à haute vitesse reflète une zone mécaniquement forte (dure) qui était responsable du tremblement de terre de Tohoku-oki en 2011. Cette tache dure résulte à la fois de batholites granitiques dans la plaque supérieure d'Okhotsk et de roches dures au sommet de la plaque subductrice du Pacifique (Fig. 2).
Ces résultats indiquent que les anomalies structurelles dans et autour de la mégathrust de Tohoku proviennent à la fois de la plaque supérieure d'Okhotsk et de la plaque inférieure du Pacifique, qui contrôlait les processus de génération et de rupture du séisme de Tohoku-oki en 2011. Cet énorme tremblement de terre a été causé par la collision de roches plus dures dans les plaques supérieure et inférieure. Ce travail apporte un éclairage nouveau sur le mécanisme causal des séismes à méga poussée. Cela suggère également que l'emplacement d'un futur grand tremblement de terre peut être localisé en étudiant la structure détaillée de la zone de méga-poussée.
