Температура и напряжение сдвига — две влиятельные переменные, влияющие на разломы и сейсмичность в зонах субдукции, где сходятся тектонические плиты. Тем не менее, поскольку землетрясения возникают в десятках километров ниже поверхности Земли на границах плит, влияние температуры и величина напряжения плохо изучены и горячо обсуждаются.
Филип Ингланд и его коллеги исследовали эти переменные на границе плиты на севере Хонсю, крупнейшего острова Японии, а также на месте разрушительного землетрясения Тохоку в 2011 году — самого мощного, когда-либо зарегистрированного в Японии. Авторы использовали плотный набор измерений теплового потока, собранных из скважин глубиной 100 метров, в качестве показателя измерений на недоступной границе раздела плит. Результаты исследования были опубликованы в журнале Geochemistry, Geophysical, Geosystems.
Их математический анализ показал, что температура на глубине 60 километров на границе плиты составляет около 660°C, а напряжение сдвига составляет примерно 100 мегапаскалей. Обе цифры, особенно оценки температуры, имеют некоторую степень неопределенности из-за сложности определения вклада радиогенного тепла. Но оба значения заметно выше прошлых оценок, которые обычно были ниже примерно 400°C и нескольких десятков мегапаскалей соответственно.
Однако результаты согласуются с анализом теплового потока, выполненным в зоне субдукции Кермадек, единственном другом месте, где напряжение сдвига оценивалось с использованием сопоставимой плотности приземных измерений, где неопределенность из-за влияния радиоактивности существенно ниже.
Результаты улучшают понимание условий, окружающих землетрясения на северной границе плиты Хонсю. Кроме того, они объясняют температуру и давление, наблюдаемые в породах пояса Санбагава на юго-западе Японии, раскопанных остатках интерфейса плит возрастом 90 миллионов лет.
Как отмечают авторы, согласие результатов с условиями на современном интерфейсе подтверждает аргумент о том, что реликтовые границы плит, такие как Санбагава, фиксируют физические и химические условия, имеющие отношение к образованию землетрясений в современных зонах субдукции.
