TECTONIC AND SEISMOLOGICAL ASPECTS OF THE GREAT JAPAN EARTHQUAKE OF MARCH 11, 2011

The publication presents a review of the structure and seismotectonic features of the Pacific margin of the NorthEastern Honshu Island on the basis of data from seismic reflection and CDP, drilling and detailed seismic studies in view of the megaearthquake (M_w=9.0) which occurred in Japan on March 11, 2011. The megaearthquake is discussed in terms of its position in the succession of the strongest events (M≥7.6) in the area under study within the historical period and in the recent timeline. It is suggested that the period of recurrence is about 40 years for great events and about 1000+ years for megaearthquakes. A number of facts suggesting a probability of a planetaryscale earthquake in the Honshu Island region are revealed. Specifically, a seismic gap with a total length of about 800 km is determined in the study area. It is located southward of 39° north latitude has already manifested aftershocks of the megaearthquake of March 11, 2011. It is probable that the megaearthquake was related to the deep thrust along the Benioff zone and the Oyashio nappe being its structural cap rock in the middle Pacific slope. The sequence of its aftershocks is compared with those of the SumatraAndaman (Mw=9.3, 2004) and Simushir (Mw=8.3, 2006) earthquakes. It is established that development of the aftershock sequences of the first and second events was very similar in time, and development of the areas of aftershock epicentres of the first and third earthquakes is similar in space. The above similarities give grounds to suggest that an aftershock (M~8.0) is possible with a relative shifting from the main shock towards the deep trench.

1. Антипов М.П., Кара В.И., Шлезингер А.Е. Тектоническая природа комплексов пород Японского желоба // Доклады АН СССР. 1981. Т. 260. №1. С. 406–409.

2. Белостоцкий И.И. Строение и формирование тектонических покровов. М.: Недра, 1978. 238 с.

3. Геологическое развитие Японских островов. М.: Мир, 1968. 719 с.

4. Гнибиденко Г.С., Быкова Т.Г., Веселов О.В., Воробьев В.М., Ким Чун Ун, Тараканов Р.З. Тектоника Курило-Камчатского глубоководного желоба. М.: Наука, 1980. 179 с.

5. Кособоков В.Г. Прогноз землетрясений: основы, реализация, перспективы // Прогноз землетрясений и геодинамические процессы. М.: ГЕОС, 2005. Ч. I. 179 с. (Вычислительная сейсмология; вып. 36).

6. Кропоткин П.Н. Сейсмичность, связанная с изломом погружающейся литосферной плиты (субдукцией) // Геотектоника. 1978. № 5. С. 3–6.

7. Ломтев В.Л. Методы датирования глубоководных желобов // Геология дна Тихого океана и зоны перехода к Азиатскому континенту. Владивосток: ДВО АН СССР, 1989. С. 105–111.

8. Ломтев В.Л. Новые данные о строении котловины и трога Уллындо (Японское море) // Строение земной коры и перспективы нефтегазоносности в регионах Северо-Западной окраины Тихого океана. Южно-Сахалинск: ИМГиГ ДВО РАН, 2000. Т. 2. С. 54–74.

9. Ломтев В.Л. К строению ложа Северо-Западной Пацифики // Уральский геофизический вестник. 2010. № 1(16). С. 21–32.

10. Ломтев В.Л., Никифоров С.П., Ким Ч.У. Тектонические аспекты коровой сейсмичности Сахалина // Вестник ДВО РАН. 2007. № 4. С. 64–71.

11. Ломтев В.Л., Патрикеев В.Н. Надвиговая структура северной части Японского желоба // Сейсмические исследования в западной части Тихого океана и его обрамлении. Владивосток: ДВНЦ АН СССР, 1983а. С. 26–34.

12. Ломтев В.Л., Патрикеев В.Н. Фокальный ромб как вероятная область генерации цунами (на примере тихоокеанского континентального склона северо-восточной части дуги Хонсю) // Оперативный и долгосрочный прогноз цунами. Владивосток: ДВНЦ АН СССР, 1983б. С. 136–142.

13. Ломтев В.Л., Патрикеев В.Н. Структуры сжатия в Курильском и Японском желобах. Владивосток: ДВНЦ АН СССР, 1985. 141 с.

14. Ломтев В.Л., Патрикеев В.Н., Немченко Г.С. Сейсмостратиграфия кайнозойского осадочного чехла Северо-Западной плиты Тихого океана // Структура и вещественный состав осадочного чехла северо-запада Тихого океана. Южно-Сахалинск: ИМГиГ ДВО РАН, 1997. С. 21–41.

15. Ломтев В.Л., Патрикеев В.Н., Сергеев К.Ф., Ильев А.Я., Пискунов Б.Н., Кононов В.Э., Агеев В.Н. Пацифида, Тетис и Пацифика // Геодинамика, геология и нефтегазоносность осадочных бассейнов Дальнего Востока России. Южно-Сахалинск: ИМГиГ ДВО РАН, 2004. Т. 1. С. 131–144.

16. Методы прогноза землетрясений. Их применение в Японии. М.: Недра, 1984. 312 с.

17. Моги К. Предсказание землетрясений. М.: Мир, 1988. 382 с.

18. Патрикеев В.Н. Атлас сейсмических разрезов Северо-Западной плиты Тихого океана. М.: ГЕОС, 2009. 208 с.

19. Родкин М.В., Тихонов И.Н. Мегаземлетрясение в Японии 11 марта 2011 года: величина события и характер афтершоковой последовательности // Геофизические процессы и биосфера. 2011. Т. 10. № 1. С. 64–80.

20. Тараканов Р.З., Ким Ч.У., Сухомлинова Р.И. Закономерности пространственного распределения гипоцентров Курило-Камчатского и Японского регионов и их связь с особенностями геофизических полей // Геофизические исследования зоны перехода от Азиатского континента к Тихому океану. М.: Наука, 1977. С. 67–77.

21. Тихонов И.Н. О вероятном сценарии развития афтершокового процесса после землетрясения 11 марта 2011 года в Японии // Вестник ОНЗ РАН. 2011. Т. 3. NZ3001. doi:10.2205/2011 NZ000102.

22. Уэда С. Окраины глубоководных желобов северо-западной части Тихого океана // Геология континентальных окраин. М.: Мир, 1978. Т. 2. С. 170–191.

23. Шики Ц., Мисава Ю. Геологическое строение и тектоника внутренних склонов Нанкайского трога и Японского желоба // Геотектоника. 1980. № 6. С. 98–109.

24. Bath M. Lateral inhomogeneities of the upper mantle // Tectonophysics. 1965. V. 2. № 6. P. 483–514. doi:10.1016/00401951(65)90003X.

25. Choi D.R. Continental crust under the NW Pacific ocean // Journal of Petroleum Geology. 1987. V. 10. № 4. P. 425–440. doi:10.1111/ j.17475457.1987.tb00583.x.

26. Geological investigations in the northern margin of Okinawa Trough and western margin of Japan sea. Tokyo: Geological Survey of Japan, 1978. № 10. 80 р.

27. Hasegawa A., Umino T., Takagi A., Suzuki Z. Doubleplaned deep seismic zone and anomalous structure in the upper mantle beneath Northeastern Honshu (Japan) // Tectonophysics. 1979. V. 57. № 1. P. 1–6. doi:10.1016/00401951(79)900982.

28. Initial Reports of the DeepSea Drilling Project. Vol. 56, 57. Washington: U.S. Govern. Printing Office, 1980. Pt. 1. 629 p.

29. JMA Earthquake Catalog (Japan Meteorological Agency; 1926.1.1–2011.1.1).

30. Kanamori H. Magnitude scale and quantification of earthquakes // Tectonophysics. 1983. V. 93. № 3–4. P. 185–199. doi:10.1016/00401951(83)902731.

31. Mammerickx J. A deepsea channel in the Northwest Pacific basin // Marine Geology. 1980. V. 34. № 3–4. P. 207–218. doi:10.1016/ 00253227(80)900729.

32. Matsuzawa A., Tamano T., Aoki Y., Ikawa T. Structure of the Japan trench subduction zone from multichannel seismicreflection records // Marine Geology. 1980. V. 35. № 1–3. P. 171–182. doi:10. 1016/00253227(80)900298.

33. Musya K. Materials for the history of Japanese Earthquakes. Revised ed. V. 1–3. Shinsai Yobo Hyogikai. 1942–43 (in Japanese).

34. Musya K. Materials for the history of Japanese Earthquakes. Mainchi Press. 1949 (in Japanese).

35. The Global CentroidMomentTensor (CMT) Project http://www. globalcmt.org.

36. Tikhonov I.N., Vasilenko N.F., Zolotukhin D.E., Ivelskaya T.N., Poplavsky A.A., Prytkov A.S., Spirin A.I. Simushir earthquakes and tsunami of November 15, 2006, and January 13, 2007 // Russian Journal of Pacific Geology. 2008. V. 2. № 1. P. 1–14. doi:10.1134/ S1819714008010016.

37. Usami T. Study of historical Earthquakes in Japan // Bulletin of the Earthquake Research Institute University of Tokyo. 1979. V. 54. № 3. P. 399–439.

38. Wei D., Seno T. Determination of the Amurian plate motion, in mantle dynamics and plate interactions in East Asia // Geodyn. Ser. AGU: Washington, 1998. V. 27. 419 р.

39. Yoshii T. Proposal of the «aseismic front» // Journal of Seismological Society of Japan. 1975. V. 28. № 3. P. 365–367.