Ο μεγασεισμός του 2011 προκάλεσε ανύψωση τουλάχιστον 60μ.

Επανδρωμένο υποβρύχιο βρίσκει ρήγμα του μεγασεισμού Tohoku-oki του 2011 στην τάφρο της Ιαπωνίας.

Αυτός ο κάθετος βράχος αποτελείται από μαλακή λάσπη που εναποτίθεται στον πυθμένα της Ιαπωνικής Τάφρου και ανυψώθηκε ~ 60 μέτρα από τον μεγασεισμό του 2011. Αυτή ήταν η πρώτη φορά που παρατηρήθηκε και καταγράφηκε οπτικά το ρήγμα ενός σεισμού τύπου τάφρου. Φωτογραφία: Πανεπιστήμιο Niigata

Στις 4 Σεπτεμβρίου 2022, ο Hayato Ueda, γεωλόγος στο Πανεπιστήμιο Niigata, επιβιβάστηκε σε ένα υποβρύχιο όχημα με τον πιλότο, Chris May, και έκανε μια βουτιά στην Ιαπωνική Τάφρο στην περιοχή του επίκεντρου του μεγασεισμού Tohoku-oki το 2011, που προκάλεσε το καταστροφικό τσουνάμι και την μεγάλη καταστροφή.

Στον πυθμένα της τάφρου βάθους 7.500 μέτρων, βρήκαν έναν σχεδόν κατακόρυφο βράχο ύψους 26 μέτρων στην ανατολική πλαγιά μιας κορυφογραμμής ύψους 60 μέτρων. Προηγούμενες βαθυμετρικές έρευνες από την επιφάνεια της θάλασσας έχουν αποκαλύψει ότι η κορυφογραμμή δεν υπήρχε πριν και εμφανίστηκε αμέσως μετά τον μεγασεισμό, συνοδευόμενη από ρήγμα στην ανατολική πλευρά του.

Οι ερευνητές  κατέληξαν στο συμπέρασμα ότι ο γκρεμός ήταν μια επιφανειακή έκφραση μιας σεισμικής κίνησης του ρήγματος. Ο γκρεμός αποτελούνταν από μη στερεοποιημένη μαλακή λάσπη. Η χαμηλότερη πλαγιά από τον γκρεμό καταλαμβανόταν από άφθονα συντρίμμια των ίδιων μαλακών λίθων λάσπης, που προφανώς τροφοδοτούνταν από τον γκρεμό. Οι παρατηρούμενες αιχμηρές επιφάνειες θραύσης και οι πολύ γωνιώδεις άκρες, τόσο στον γκρεμό όσο και στους ογκόλιθους συντριμμιών, συνεπάγονται μια πολύ γρήγορη αύξηση της τάσης που έσπασε τις μαλακές λάσπες προτού κινηθούν πλαστικά, και έτσι υποστηρίζουν μια σεισμική προέλευση του γκρεμού.

Αυτό το όχημα έχει την ικανότητα να βουτήξει στο βάθος των 11.000μ., τον βαθύτερο βυθό του ωκεανού στον κόσμο, και γι' αυτό ονομάζεται «υποβρύχιο πλήρους βάθους». Έδωσε τη δυνατότητα στους ερευνητές να προσεγγίσουν τον πυθμένα της Ιαπωνικής Τάφρου στην περιοχή του επίκεντρου για πρώτη φορά μετά από 10 χρόνια από τον μεγασεισμό. Χωρίς επιτόπια παρατήρηση με χρήση αυτού του υποβρυχίου, δεν θα είχε ανακαλυφθεί το ρήγμα στην εξαιρετικά βαθιά θάλασσα. 

Το όχημα διέσχισε την κορυφογραμμή κατά μήκος του ρήγματος, μετρώντας με ακρίβεια την τοπογραφία χρησιμοποιώντας ακουστικό αναμεταδότη και μανόμετρο. Το ύψος και ο ανυψωμένος όγκος της κορυφογραμμής υποδηλώνουν μια σεισμική ολίσθηση του ρήγματος τόσο μεγάλη όσο 80-120μ. (η τιμή εξαρτάται από την υποτιθέμενη γωνία βύθισης του υποκείμενου ρήγματος) στην Ιαπωνική Τάφρο.

Αυτή η εκτίμηση είναι μεγαλύτερη από την προηγουμένως εκτιμώμενη ολίσθηση ρήγματος (~65 μ) κάτω από την κλίση στα δυτικά του άξονα της τάφρου. Απέδωσαν την υπερβολική ολίσθηση του ρήγματος στην τάφρο σε τοπική ιδιαιτερότητα λόγω της ανώμαλης άνω επιφάνειας της πλάκας του Ειρηνικού που καταβυθίζεται, η οποία τροποποίησε τη γεωμετρία και τη σταθερότητα του ρήγματος.

Ο μεγασεισμός του 2011 προέκυψε από τη ρήξη και την ολίσθηση του οριακού ρήγματος της πλάκας μεταξύ του βορειοανατολικού νησιού Honshu της Ιαπωνίας (πλάκα Okhotsk) και της πλάκας του Ειρηνικού που βυθίζεται. Μετά τον σεισμό, πολλές γεωδαιτικές και γεωφυσικές μελέτες πρότειναν ότι αυτή η σεισμική κίνηση ρηγμάτων πιθανότατα διαδόθηκε στην τάφρο. Επειδή η τοπογραφική αλλαγή από την κίνηση του ρήγματος κοντά στην επιφάνεια είναι μία από τις κύριες αιτίες των τσουνάμι, είναι σημαντικό να γνωρίζουμε ακριβώς τι συνέβη στην τάφρο βαθέων υδάτων το  2011.

Ωστόσο, λόγω του μεγάλου βάθους, κανένα υποβρύχιο όχημα (ούτε επανδρωμένο ούτε τηλεχειριζόμενο) δεν είχε πρόσβαση στον πυθμένα της Ιαπωνικής Τάφρου.

Τώρα δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Communications Earth & Environment, αυτή η μελέτη.Είναι η πρώτη που παρατήρησε, καταγράφει οπτικά και μετράει με ακρίβεια την τοπογραφική αλλαγή (συμπεριλαμβανομένου του γκρεμού του ρήγματος) στην τάφρο από ένα μεγασεισμό μεμονωμένου τύπου τάφρου. Επιβεβαίωσε ότι η ολίσθηση του ρήγματος σίγουρα εξαπλώθηκε στην επιφάνεια στο γεγονός του 2011 και συμπέρανε ότι το μέγεθος της ολίσθησης ήταν τουλάχιστον τοπικά τόσο μεγάλο όσο 100μ.

Αυτά τα αποτελέσματα αναμένεται να συμβάλουν στην κατανόησή μας για τη γένεση και τους κινδύνους των τσουνάμι που προκαλούνται από σεισμούς τύπου τάφρου.

Γεωδίφης με πληροφορίες από το Πανεπιστήμιο Niigata

περισσότερα,

Hayato Ueda et al, The submarine fault scarp of the 2011 Tohoku-oki Earthquake in the Japan Trench, Communications Earth & Environment (2023). DOI: 10.1038/s43247-023-01118-4

https://www.nature.com/articles/s43247-023-01118-4