A raíz del devastador terremoto de Tohoku-Oki que sacudió la costa de Japón en marzo de 2011, Los sismólogos quedaron atónitos por los 50 metros de desplazamiento superficial sin precedentes a lo largo de la falla. que se rompió hasta la superficie del lecho marino. Este deslizamiento extremo a poca profundidad exacerbó el tsunami masivo que, junto con el terremoto de magnitud 9.1, causó grandes daños y pérdidas de vidas en Japón.

En un nuevo estudio, publicado el 27 de enero en Comunicaciones de la naturaleza , Los investigadores utilizaron una técnica novedosa para estudiar las fallas en la Fosa de Japón, la zona de subducción donde ocurrió el terremoto de Tohoku-Oki. Sus hallazgos revelan una larga historia de grandes terremotos en esta zona de falla, donde encontraron múltiples fallas con evidencia de más de 10 metros de deslizamiento durante grandes terremotos.

"Encontramos evidencia de muchos terremotos grandes que se han roto en el lecho marino y podrían haber generado tsunamis como el que azotó en 2011, "dijo la coautora Pratigya Polissar, profesor asociado de ciencias oceánicas en UC Santa Cruz.

Investigadores japoneses que analizan los depósitos de sedimentos en tierra han encontrado evidencia de que al menos tres tsunamis similares ocurrieron en esta región en aproximadamente 1, Intervalos de 000 años. El nuevo estudio sugiere que ha habido incluso más terremotos grandes en esta zona de falla que los que dejaron evidencia en tierra de grandes tsunamis. dijo la coautora Heather Savage, profesor asociado de ciencias terrestres y planetarias en UC Santa Cruz.

Savage y Polissar han desarrollado una técnica para evaluar la historia del deslizamiento sísmico en una falla mediante el análisis de moléculas orgánicas atrapadas en rocas sedimentarias. Originalmente sintetizado por algas marinas y otros organismos, estos "biomarcadores" son alterados o destruidos por el calor, incluyendo el calentamiento por fricción que ocurre cuando una falla se desliza durante un terremoto. A través de extensas pruebas de laboratorio durante la última década, Savage y Polissar han desarrollado métodos para cuantificar la evolución térmica de estos biomarcadores y utilizarlos para reconstruir el historial de temperatura de una falla.

El Proyecto de Perforación Rápida de Trincheras de Japón (JFAST) perforó la zona de la falla en 2012, extracción de núcleos e instalación de un observatorio de temperatura. La sismóloga de UCSC Emily Brodsky ayudó a organizar JFAST, que arrojó la primera medición directa del calor de fricción producido por el deslizamiento de la falla durante un terremoto (ver historia anterior). Este calor se disipa después del terremoto, sin embargo, por lo que la señal es pequeña y transitoria.

"Los biomarcadores nos brindan una forma de detectar cambios permanentes en la roca que conservan un registro de calentamiento en la falla, "Dijo Savage.

Para el nuevo estudio, los investigadores examinaron los núcleos JFAST, que se extendía a través de la zona de falla hacia la placa de subducción de abajo. "Es una zona de falla compleja, y hubo muchas fallas en todo el núcleo. Pudimos decir qué fallas tenían evidencia de grandes terremotos en el pasado, "Dijo Savage.

Uno de sus objetivos era comprender si algunos tipos de rocas en la zona de la falla eran más propensos a un gran deslizamiento en un terremoto que otras rocas. Los núcleos atravesaron capas de lutitas y arcillas con diferentes resistencias a la fricción. Pero el análisis de biomarcadores mostró evidencia de un gran deslizamiento sísmico en fallas en todos los diferentes tipos de rocas. Los investigadores concluyeron que las diferencias en las propiedades de fricción no necesariamente determinan la probabilidad de un gran deslizamiento poco profundo o peligro sísmico.

Savage y Polissar comenzaron a trabajar en la técnica de biomarcadores como investigadores postdoctorales en UC Santa Cruz, publicando su primer artículo al respecto con Brodsky en 2011. Continuaron desarrollándolo como investigadores en el Observatorio de la Tierra Lamont-Doherty de la Universidad de Columbia, antes de regresar a UC Santa Cruz como miembros de la facultad en 2019. Hannah Rabinowitz, el primer autor del nuevo artículo, trabajó con ellos como estudiante de posgrado en Columbia y ahora está en el Departamento de Energía de EE. UU.

"Hemos probado esta técnica en diferentes rocas con diferentes edades e historiales de calentamiento, y ahora podemos decir que sí hubo un terremoto en esta falla, y podemos saber si hubo uno grande o muchos pequeños, ", Dijo Savage." Ahora podemos llevar esta técnica a otras fallas para aprender más sobre sus historias ".

Además de Rabinowitz, Salvaje, y Polissar, los coautores del artículo incluyen a Christie Rowe y James Kirkpatrick de la Universidad McGill. Este trabajo fue financiado por la National Science Foundation. El proyecto JFAST fue patrocinado por el Programa Internacional de Perforación Oceánica (IODP).