Κατανόηση του κύκλου σεισμικότητας των ζωνών καταβύθισης

Ένας χάρτης που δείχνει κατακόρυφες κινήσεις στη νοτιοδυτική Ιαπωνία 7 χρόνια μετά τον σεισμό Nankai του 1946. Ένα μοναδικό σύνολο γεωδαιτικών δεδομένων από τη ζώνη καταβύθισης πλακών Nankai της Ιαπωνίας προσφέρει μια απαράμιλλη ευκαιρία να μελετηθεί η παραμόρφωση της επιφάνειας που καλύπτει σχεδόν έναν ολόκληρο σεισμικό κύκλο.
Κατά μήκος της νοτιοανατολικής άκρης του νησιού Honshu της Ιαπωνίας, η πλάκα της Φιλιππινέζικης θάλασσας καταδύεται κάτω από την ευρασιατική πλάκα στη ζώνη καταβύθισης πλακών Nankai. Η σεισμικότητα έχει εξαπολύσει πολυάριθμους καταστροφικούς σεισμούς με μεγαλοπρεπή κίνηση σε έναν κύκλο που χαρακτηριστικά χαρακτηρίζεται από ζευγάρια επεισοδίων που έχουν συμβεί κάθε 146 χρόνια , κατά μέσο όρο, από το 1361. Οι πιο πρόσφατοι σεισμοί της περιοχής ήταν το μέγεθος 8.1 Tonankai και το μέγεθος 8.4 [Nankai events], που συνέβησαν το 1944 και το 1946, αντίστοιχα.
Ο σεισμικός κύκλος είναι η διαδικασία επανειλημμένης δημιουργίας πίεσης σε ένα ρήγμα για μεγάλο χρονικό διάστημα που απελευθερώνεται γρήγορα σε μεγάλο σεισμό. Προηγούμενες μελέτες έχουν αναγνωρίσει ότι η ροή του μανδύα διαδραματίζει κρίσιμο ρόλο στον σεισμικό κύκλο, χαλαρώνοντας τις μετασεισμικές καταπονήσεις καθώς και τεντώνοντας το ρήγμα κατά τη διάρκεια της ενδοσεισμικής συσσώρευσης στο επόμενο συμβάν. Η επιφανειακή παραμόρφωση που συνοδεύει αυτόν τον κύκλο μπορεί να ποικίλει σημαντικά ανάλογα με το ιξώδες του μανδύα. Αλλά η εξαγωγή αυτής της παραμέτρου έχει αποδειχθεί δύσκολη λόγω έλλειψης γεωδαιτικών συνόλων δεδομένων που καλύπτουν τα  χρονοδιαγράμματα των περισσότερων σεισμικών κύκλων.
Η μόνη χώρα στον κόσμο όπου υπάρχει ένα αρχείο που είναι αρκετά μεγάλο ώστε να καταγράψει ενδεχομένως μια πλήρη, μετασεισμική φάση βρίσκεται στη νότια Ιαπωνία, όπου οι μετρήσεις  και τα δεδομένα GPS μετράνε συλλογικά την περίοδο από το 1890 μέχρι σήμερα. Οι Johnson και Tebo αξιοποίησαν αυτό το μοναδικό σύνολο δεδομένων για να μοντελοποιήσουν την κατακόρυφη παραμόρφωση στην περιοχή Nankai από το 1947 έως το 2015.
Τα αποτελέσματα δείχνουν ότι μετά από τους σεισμούς της δεκαετίας του 1940, η καθίζηση επικεντρώθηκε περίπου στα 250 χλμ. στο εσωτερικό της τάφρου Nankai και ο ρυθμός της μειώθηκε σταδιακά από το 1947 μέχρι το 1995. Αντίθετα, η μετασεισμική ανάκαμψη έγινε μέσα σε ένα στενό ιμάντα που εκτείνεται κατά μήκος της νοτιοανατολικής ακτής του Honshu επιβραδύνθηκε και στη συνέχεια μετατράπηκε σε καθίζηση από τα μέσα της δεκαετίας του 1960.
Σύμφωνα με τα δισδιάστατα αποτελέσματα μοντελοποίησης των συγγραφέων, η ανύψωση εξηγείται καλύτερα με τη μετατόπιση κατά μήκος της ακτής, ενώ η καθίζηση στην ενδοχώρα είναι έντονα ενδεικτική της μετασεισμικής ροής μέσα στη σφήνα του μανδύα . Η καλύτερη προσαρμογή σε αυτό το μοτίβο απαιτεί ιξώδες της τάξεως των 10 19 Pascal δευτερολέπτων, που αντιστοιχεί σε χρόνο χαλάρωσης μανδύα από 5 έως 15 έτη. Ως η πρώτη μελέτη που καταγράφει με σαφήνεια τις 5 δεκαετίες της ροής του μετασχηματισμού των μανδύων, αυτή η έρευνα προσφέρει μια κρίσιμη συμβολή στη βελτίωση της κατανόησης του κύκλου της σεισμικότητας που συμβαίνει στις ζώνες καταβύθισης  της Γης.

Γεωδίφης

 Πηγή-Τέρρι Κουκ, eos/ Journal of Geophysical Research: Solid Earth