福岛地震使海底移动了半个足球场

巨大的横向和向上位移引发了2011年3月的史诗级海啸

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2011年3月,东日本地震摧毁了日本及其福岛核反应堆,并引发了巨大的海啸,这场地震对该国东海岸附近的海底造成的影响远超科学家之前的设想。今天在科学杂志上发布的分析表明,海底横向移动了多达50米,纵向移动了16米。震级为9.0级的地震发生在附近的日本海沟附近,该海沟在太平洋中南北走向(下图深蓝色线)。

海沟的存在是因为海洋板块的太平洋板块(下图深蓝色)正在向西移动,撞击并弯曲到大陆板块鄂霍次克板块(浅蓝色)下方,日本从鄂霍次克板块升起(绿色、棕色)。这种“俯冲”作用在构造板块内部产生了张力,这种张力偶尔会以地震的形式释放出来。

尽管来自卫星和地震地面传感器的测量表明,3月11日9.0级地震后,鄂霍次克板块发生了移动,但移动的程度尚不清楚。日本海洋地球科学技术机构的研究人员将今年绘制的该地区新的海底地图与1999年绘制的地图进行了比较,并对运动的程度感到惊讶。例如,沿地震震中(地图上的黑色“x”)附近的一个断面(黄色标记,下图)的数据表明,鄂霍次克板块向东南偏东方向朝海沟移动了50米。


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深度数据的比较表明,地震本身使鄂霍次克板块抬升了10米,板块在那里向海沟深处俯冲(中心处的黄色到紫色)。板块的横向位移也导致它在那里又向上倾斜了四到六米。“我们认为,额外的抬升促成了脉冲式海啸波的产生,”首席研究员之一藤原敏哉在一封电子邮件中写道。

那么,如果鄂霍次克板块在海沟处移动了50米,日本东海岸又发生了什么?根据藤原的说法,来自日本各机构和大学的数据显示,东北海岸的海底向海移动了5米。在近海,板块在同一东南偏东方向移动了15到31米,靠近海沟处移动了50米。逐渐增加的位移表明,板块实际上是从海岸向海沟方向拉伸的,从而改变了沿途的局部应力模式。藤原指出,发生的许多大型余震(下图红色圆圈;黄色是地震震中)就是拉伸的证据。

 

地图来源(从上到下):Captain Blood 和 Wikimedia Atlas of the World(日本和亚洲);NOAA(板块);日本海洋地球科学技术机构(海沟地图和水平位移图);ZENRIN 和谷歌地图(余震)。

 

马克·费舍蒂《大众科学》担任高级编辑已有17年,负责可持续发展问题,包括气候、天气、环境、能源、食物、水、生物多样性、人口等等。他负责委派和编辑记者和科学家的专题文章、评论和新闻,并以这些形式进行写作。他编辑“历史”栏目,该杂志的部门回顾了贯穿整个时代的科学进步。他是两本衍生杂志的创始执行编辑:《大众科学心灵》《大众科学地球3.0》。他2001年为该杂志撰写的自由撰稿文章《淹没新奥尔良》预测了一场像卡特里娜飓风这样的风暴将给这座城市带来的广泛灾难。他的视频你死后身体会发生什么?在YouTube上的观看次数超过1200万次。费舍蒂曾为《纽约时报》、《体育画报》、《史密森尼》、《技术评论》、《快公司》和许多其他刊物撰写自由撰稿文章。他与万维网的发明者蒂姆·伯纳斯-李合著了《编织网络》一书,讲述了万维网是如何创建的真实故事。他还与微生物学家埃莉诺·列维合著了《新杀手疾病》。费舍蒂曾任《IEEE Spectrum Magazine》《Family Business Magazine》的执行编辑。他拥有物理学学位,曾两次担任路易斯安那州百年学院的阿塔韦公民文化研究员,该学院授予他荣誉博士学位。2021年,他获得了美国地球物理联合会的罗伯特·C·考恩科学新闻持续成就奖,该奖项旨在表彰他在地球和空间科学方面的杰出报道生涯。他曾出现在NBC的“与媒体见面”、CNN、历史频道、NPR新闻和许多新闻广播电台。在X(原Twitter)上关注费舍蒂@markfischetti

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