Землетрясение произошло в Японском желобе — глубоководной океанической впадине, где более тяжелая океаническая Тихоокеанская плита погружается под материковую Охотскую плиту, над которой располагается часть Евразийского континента и некоторые Японские острова.
По мере погружения океанической плиты в земную мантию в Японском желобе в течение сотен лет накапливалось напряжение, которое привело к столь мощному землетрясению, как 11 марта.
Самое мощное зафиксированное человечеством землетрясение произошло в 1960 году в Чили и имело магнитуду 9,5. Такая мощность была вызвана во многом тем, что причиной землетрясения стал разлом литосферной плиты, длина которого превышала 1000 км.
В случае землетрясения, которое произошло 11 марта 2011 года, речь идет о разломе длиной "всего" 400 км. Зато высвобождение энергии произошло близко от поверхности Земли — менее чем в 20 км ниже дна океана. В среднем смещение литосферных плит в зоне субдукции в результате землетрясения составило 50—60 метров.
Японские ученые из Института геопространственной информации представили свои результаты в новом номере журнала Nature. Они сообщают, что подъем дна океана в результате землетрясения составил 27 метров. Такой перепад высот и вызвал столь разрушительное цунами, которое последовало за землетрясением.
15 лет назад по данным GPS можно было установить медленное накопление деформации в результате движения Тихоокеанской плиты. Однако предположить, что через несколько лет это напряжение высвободится в виде столь сильного землетрясения, было невозможно.
Впору было ожидать не одного мощного землетрясения, а нескольких менее значительных сейсмических событий, которые не смогли бы нанести серьезного ущерба. Такое мнение о разломе основывалось на нескольких столетиях наблюдений: в этой зоне наблюдались землетрясения магнитудой лишь 7—8, и происходили они раз в несколько десятилетий.
Главный вывод работы состоит в том, что поскольку от Японского желоба не ожидали землетрясения магнитудой 9, а оно произошло, то нельзя исключать, что подобное может произойти в других сейсмически активных местах.