Trinchera de Japón

La Fosa de Japón es una fosa oceánica que forma parte del Anillo de Fuego del Pacífico frente al noreste de Japón. Se extiende desde las islas Kuriles hasta el extremo norte de las islas Izu y tiene 8.046 metros (26.398 pies) en su punto más profundo. Une la fosa Kuril-Kamchatka al norte y la fosa Izu-Ogasawara al sur con una longitud de 800 kilómetros (497 millas). Esta fosa se crea cuando la placa oceánica del Pacífico se subduce debajo de la placa continental de Okhotsk (una microplaca que anteriormente formaba parte de la placa de América del Norte). El proceso de subducción provoca la flexión de la placa que desciende, creando una zanja profunda. El movimiento continuo en la zona de subducción asociada con la Fosa de Japón es una de las principales causas de tsunamis y terremotos en el norte de Japón, incluido el megaterremoto de Tōhoku y el tsunami resultante que se produjo el 11 de marzo de 2011. La tasa de subducción asociada con la Fosa de Japón ha aumentado. se ha registrado entre 7,9 y 9,2 centímetros (3,1 a 3,6 pulgadas)/año.

Historia tectónica

Durante el período Neógeno tardío (hace 23,03-2,58 millones de años), la Fosa de Japón experimentó un período de convergencia de placas entre las placas del Pacífico y Okhotsk. Según la secuencia de sedimentos durante este tiempo, parece haber habido poca acumulación neta de sedimentos en la placa suprayacente, así como evidencia de erosión leve en la base del margen convergente.

Durante el Cretácico (hace 145,5-66 millones de años) hasta el Paleógeno temprano (66-23,03 millones de años), la evidencia de vulcanismo andesítico junto con el desarrollo de un gran sinclinal y una secuencia de sedimentos espesados indican el posible desarrollo de una cuenca de antearco. La actividad durante el Cretácico incluyó eventos de subducción, así como una extensa acumulación de sedimentos en el Arco del Noreste de Japón que continúa en la actualidad. El vulcanismo disminuyó durante el Paleógeno temprano (66 ma), exponiendo la secuencia de sedimentos engrosados del Cretácico-Paleógeno de 160 kilómetros (99 millas) de espesor. Una vez que esta secuencia de sedimentos disminuyó, el vulcanismo se reanudó una vez más.

Sismicidad

La actividad sísmica a lo largo de la Fosa de Japón ocurre a lo largo de la zona de subducción asociada en los límites disruptivos de las placas convergentes entre la placa de Okhotsk y la placa del Pacífico en subducción. El movimiento continuo a lo largo de estos límites de placas se produce a una profundidad de unos 8.000 metros (26.247 pies).

Eventos sísmicos

Durante el año 1896, se registró un terremoto de magnitud (M) 6,8 dentro de la Fosa de Japón. Más tarde, ese mismo año, se produjo un destructivo terremoto de magnitud 8,5 que provocó dos tsunamis que causaron estragos.

En 1938 se produjo una serie de terremotos de magnitud M7 en la región de Fukushima-oki, registrándose cinco en total. Las magnitudes fueron 7,4, 7,7, 7,8, 7,7 y 7,1.

Durante diciembre de 1994, una red del Sistema de Posicionamiento Global (GPS) registró movimientos transitorios de la corteza terrestre después de que surgiera un terremoto entre placas dentro de la Fosa de Japón. Esta alteración muy sutil, pero distinta, observada indica una situación "silenciosa" Esto provocó un lento deslizamiento de falla. En Sanriku-oki se registró un terremoto de magnitud 7,7 que puede haber sido provocado por el lento deslizamiento observado anteriormente.

Se han registrado muchos otros terremotos a partir de datos de deslizamiento postsísmico transitorio y entre placas a lo largo de la Fosa de Japón. Las fechas incluyen agosto de 2005, mayo de 2008, julio de 2008 y marzo de 2010 con magnitudes de 7,2, 7,0, 6,9 y 6,7 respectivamente. Un terremoto característico (~M7) ocurrió periódicamente a un ritmo de intervalo recurrente de aproximadamente 37 años. ~Los terremotos M7 se pueden ver en la tabla de la derecha, ocurriendo en los años 1938, 1989, 1992, 2005, 2008, 2008 y 2011.

Los sismómetros del fondo del océano colocados en la base de la Fosa de Japón miden el suelo en busca de cualquier movimiento creado al registrar las ondas sísmicas emitidas. En 2012, el Instituto Nacional de Investigación para las Ciencias de la Tierra y la Resiliencia ante Desastres (NIED) con sede en Tokio inició la construcción de redes de observación sísmica y de tsunamis a lo largo de la trinchera. Planearon diseñar 154 estaciones a unos 30 km (19 millas) de distancia, cada una equipada con un acelerómetro para observar cambios sísmicos y un manómetro de agua para observar tsunamis.

Terremoto de Tōhoku de 2011

El 11 de marzo de 2011, se produjo un terremoto de magnitud 9,0 en el límite de la interfaz de subducción de la Placa del Pacífico que se hundió debajo de Japón a lo largo de la Fosa de Japón. Aquí se produjo una ruptura dentro de la región central de la trinchera que abarca un área de aproximadamente 450 km (280 millas) de largo y 150 km (93 millas) de ancho. Se considera el terremoto más poderoso jamás registrado en Japón, así como uno de los cuatro terremotos más poderosos jamás registrados desde el inicio de los registros modernos en 1900. Este megaterremoto provocó la formación de olas de tsunami gigantes que eventualmente causaron destrucción en el costa del norte de Japón. Los daños dejaron alrededor de 16.000 personas muertas junto con una catastrófica fusión nuclear de nivel 7 de tres reactores nucleares ubicados en el complejo de la central nuclear de Fukushima Daiichi. El Banco Mundial registró el costo total de los daños en unos 235 mil millones de dólares, lo que lo convierte en el desastre natural más costoso de la historia.

Rugosidad de la superficie

La gran magnitud y la frecuente actividad sísmica que se produce en la fosa norte de Japón pueden explicarse por variaciones en la rugosidad de la superficie de la placa del Pacífico en subducción. Las regiones de subducción suave del fondo del océano se correlacionan con grandes terremotos de empuje inferior dentro de la parte más profunda de la zona de interfaz de las placas. No se han observado ni reportado terremotos en la zona asísmica poco profunda de la Fosa del norte de Japón. Las regiones de subducción agitada del fondo del océano se correlacionan con grandes terremotos de fallas normales dentro de la región de elevación exterior, junto con terremotos de tsunami más grandes que ocurren en la región poco profunda de la interfaz de placas (eventos de megaempuje).

Perforación oceánica

En 1980, se tomaron muestras de lípidos a través de núcleos de sedimentos ubicados tanto en el lado terrestre como en el lado distal de la Fosa de Japón durante seis secciones del transecto del Proyecto de Perforación en Mares Profundos. Se analizaron mediante cromatografía de gases y cromatografía de gases computarizada y datos de espectrometría de masas. Se identificó que las muestras contenían muchos componentes, como hidrocarburos alifáticos y aromáticos, cetonas, alcoholes, ácidos y otros componentes polifuncionales. Estos componentes se consideran indicadores de aportes terrestres, marinos (no bacterianos) y bacterianos dentro del sedimento de la Fosa de Japón.

La expedición 343 del Proyecto de Perforación Rápida de Zanjas de Japón se llevó a cabo bajo la supervisión y autoridad de la Agencia Japonesa de Ciencias y Tecnología Marinas y Terrestres (JAMSTEC). La perforación se produjo durante dos períodos; del 1 de abril al 24 de mayo de 2012 y del 5 al 18 de julio de 2012. Su objetivo principal era comprender mejor el gran deslizamiento de falla de 30 a 50 metros (98 a 164 pies) que ocurrió durante el terremoto de Tohoku y su potencial como uno uno de los principales desencadenantes de la formación de olas de tsunami que se producen a lo largo de la costa noreste de Japón.

En 2013, la Expedición 343 del Programa Integrado de Perforación Oceánica (IODP) recolectó muestras de sedimentos de la perforación en la zona de falla del límite de la placa a lo largo de la Fosa de Japón. Los núcleos de sedimentos recolectados exhibieron baja fricción a velocidades de deslizamiento cosísmico, así como a velocidades de deslizamiento bajas. Estos estudios y muestras han apoyado la idea de que estas propiedades de fricción de la zona de la falla posiblemente desencadenaron el deslizamiento grande y poco profundo durante el terremoto de Tohoku.

Sedimentos

Paleosismología de turbiditas

Las muestras de sedimentos dentro de la Fosa de Japón consisten principalmente en material rico en arcilla altamente localizado. La subducción de la Placa del Pacífico crea cuencas a lo largo del fondo oceánico de la Fosa de Japón, acomodando la deposición de turbiditas de grano fino y depósitos de sedimentos intersísmicos a través de corrientes de turbidez. Estas turbiditas preservan los depósitos de sedimentos como un registro geológico de grandes terremotos pasados al indicar el cambio en la deposición de sedimentos a través del flujo de gravedad de los sedimentos. Las pequeñas cuencas de aguas profundas con altas tasas de sedimentación que se encuentran a lo largo de la Fosa de Japón presentan condiciones ambientales favorables para el estudio de la paleosismología de las turbiditas.

Actividad microbiana

Durante una exploración de la Fosa de Japón el 1 de enero de 1999, se tomó una muestra de sedimento de aguas profundas a una profundidad de 6.292 metros (20.643 pies) mediante el uso de un muestreador de sedimentos que retiene presión. Las muestras de la expedición mostraron que la diversidad microbiana mostraba una amplia distribución de tipos en el dominio Bacteria. Los genes del ARN ribosómico 16S se amplificaron mediante el uso de la reacción en cadena de la polimerasa (PCR) para determinar los nucleótidos e identificar filogenéticamente las bacterias. Análisis adicionales de ácidos grasos extraídos de los mismos cultivos respaldaron aún más los resultados filogenéticos observados. El descubrimiento de diferentes dominios bacterianos en estos sedimentos puede utilizarse como indicadores de la diversidad microbiana que se encuentra dentro de la Fosa de Japón.

Exploración

• En 1987, se utilizaron los resultados del programa de exploración de Kaiko francés-japonés en la Trenca de Japón junto con datos complementarios para crear y proponer un modelo de subducción de cadenas de montes submarinos entre las trincheras de Japón y Kuril, así como a lo largo de la parte sur de la Trenca de Japón.
• On 11 August 1989, the Shinkai 6500 three-person summersible descended to 6,526 metres (21,411 ft) while explore the Japan Trench.
• En octubre de 2008, un equipo del Reino Unido-Japón descubrió una fosa de Pseudoliparis amblystomopsis snailfish a una profundidad de aproximadamente 7.700 metros (25.262 pies) en la trinchera. Estos eran, en ese momento, los peces vivos más profundos jamás filmados. El registro fue superado por un tipo no identificado de snailfish filmado a una profundidad de 8.145 metros (26.722 pies) en diciembre de 2014 en la Tensión Mariana, y extendido en mayo de 2017 cuando otro tipo no identificado de snailfish fue filmado a una profundidad de 8.178 metros (26.831 pies) en el Trench Mariana.
• El 20 de agosto de 2022 como parte de una expedición conjunta Caladan Oceanic / University of Western Australia / JAMSTEC, la primera inmersión tripulada al fondo de la trinchera se hizo en el factor de limitación DSV. El piloto sumergible, el explorador Victor Vescovo, y el especialista en misión científica Prof. Hiroshi Kitazato de la Universidad de Tokio de Ciencias y Tecnología Marinas descendió a una profundidad máxima de 8,001 +/- 9 metros como se indica en múltiples dispositivos de medición de profundidad montados en el vehículo. Otras lecturas sonar de la trinchera hechas por el sonar Kongsberg EM124 de la expedición indicaron una profundidad máxima de hasta 8,012 +/- 11 metros a través de su amplia llanura inferior.