Un hallazgo sorprendente del terremoto de Tohoku-oki de 2011 (Mw 9,0) es que más de 50 metros de deslizamiento de falla cosísmica alcanzaron el eje de la zanja. Además de esto, Los estudios sismológicos encontraron una clara variación dependiente de la profundidad en la ubicación de la fuente entre la radiación de energía sísmica de alta y baja frecuencia. Sin embargo, Las características estructurales que pueden controlar el comportamiento de deslizamiento en la zona de ruptura no han sido bien examinadas.

En su artículo para Geosfera , Los autores Shuichi Kodaira y sus colegas procesaron datos de reflexión sísmica adquiridos en la zona de ruptura por un barco de investigación japonés Kairei y examinaron características estructurales de profundidad variable. Las estructuras características resultantes fueron un prisma frontal, que es una unidad sedimentaria en forma de cuña en la punta de la sala de trincheras de la placa superior, una zona reflectante en el extremo mar adentro del marco continental coherente sobre la corteza oceánica subducida, y estructuras horst-and-graben subducidas que podrían rastrearse hasta ~ 25 km de profundidad.

Kodaira y sus colegas consideraron el tamaño y la distribución del prisma frontal junto con los datos de un estudio anterior y encontraron que el prisma frontal a lo largo de la Fosa de Japón está bien desarrollado desde el centro hasta el extremo norte de la Fosa de Japón.

La asociación del prisma frontal y la gran zona de deslizamiento del terremoto de Tohoku-oki de 2011, así como la zona de falla del terremoto de Sanriku de 1896, indica que se han producido terremotos de tsunami con un gran deslizamiento superficial donde el prisma frontal está bien desarrollado. Estructuras claras de horst y graben, que se formaron debido a la flexión de la placa oceánica en una zona de subducción, fueron fotografiadas debajo del prisma frontal y la zona reflectante. Estas imágenes muestran que los lanzamientos de las fallas normales asociadas con las estructuras horst-and-graben son más grandes hasta ~ 2 km por debajo de la zona reflectante. Esto indica una flexión continua de la placa incluso después de que la placa oceánica está subducida.

Al considerar las imágenes sísmicas y la sismicidad observadas por redes de sismógrafos terrestres y oceánicos, Kodaira y sus colegas identificaron las siguientes características estructurales que varían en profundidad:La parte poco profunda de la zona de ruptura, donde ocurren los terremotos de tsunami, se caracteriza por bajos niveles de radiación de energía sísmica de período corto, un prisma frontal de baja velocidad bien desarrollado y una zona reflectante, y baja sismicidad a lo largo de la interfaz de la placa. En la zona de ruptura desde la zona reflectante hasta 25 km de profundidad, donde se observan grandes deslizamientos cosísmicos con bajos niveles de energía sísmica de período corto, Se obtienen imágenes de las estructuras horst-and-graben subducidas y la sismicidad de fondo a lo largo de la interfaz de la placa es muy baja. En la zona de ruptura a más de 25 km de profundidad, no se obtuvieron imágenes sísmicas claras, pero se observó una alta sismicidad de fondo con inmersión hacia tierra. Esto se interpreta que la interfaz de la placa a esta profundidad se caracteriza por una alta sismicidad de fondo.