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)。