รอยเลื่อนใต้ทะเลทำให้เกิดสึนามิได้หรือไม่ ?
เมื่อแผ่นดินใต้ทะเลเกิดการเปลี่ยนรูปร่างอย่างกะทันหัน จะทำให้น้ำทะเลเกิดเคลื่อนตัวเพื่อปรับระดับให้เข้าสู่จุดสมดุลและจะก่อให้เกิดคลื่นสึนามิ การเปลี่ยนรูปร่างของพื้นทะเลมักเกิดขึ้นเมื่อเกิดแผ่นดินไหวเนื่องจากการขยับตัวของเปลือกโลก ซึ่งจะเกิดบริเวณที่ขอบของเปลือกโลกหลายแผ่นเชื่อมต่อกันที่เรียกว่า รอยเลื่อน (fault) เช่น บริเวณขอบของมหาสมุทรแปซิฟิก นอกจากแผ่นดินไหวแล้ว ดินถล่มใต้น้ำที่มักเกิดร่วมกับแผ่นดินไหวสามารถทำให้เกิดคลื่นสึนามิได้เช่นกัน จุดศูนย์กลางแผ่นดินไหวเกิดขึ้นใต้มหาสมุทรอินเดีย ลึกลงไป จากระดับน้ำทะเล ห่างจาก เกาะซิเมอลูเอ ไปทางทิศเหนือประมาณ ซึ่งตัวเกาะตั้งอยู่ห่างออกไปทางทิศตะวันตกของเกาะสุมาตรา โดยรอยเลื่อนซุนดาเมกะทรัสต์ (Sunda megathrust) ได้เลื่อนตัวแตกออกยาวถึง ทำให้เกิดแผ่นดินไหวและตามด้วยคลื่นสึนามิ ประชาชนในประเทศบังคลาเทศ อินเดีย มาเลเซีย พม่า ไทย สิงคโปร์ และมัลดีฟส์รับรู้ถึงแรงสั่นสะเทือนจากแผ่นดินไหว จากนั้นรอยเลื่อนย่อย (Splay fault) จึงขยับตาม ทำให้พื้นทะเลเกิดรอยแตกยาวในเวลาไม่กี่วินาที และเกิดน้ำทะเลยกตัวสูงและเพิ่มความเร็วแก่คลื่นให้มากขึ้น จากนั้นคลื่นสึนามิได้เข้าทำลายเมืองล็อกนา (Lhoknga) ใกล้กับเมืองบันดาอาเจะฮ์ จนราบเป็นหน้ากลอง
คลื่นสึนามิ () เป็นกลุ่มคลื่นน้ำที่เกิดขึ้นจากการย้ายที่ของปริมาตรน้ำก้อนใหญ่ คือ มหาสมุทรหรือทะเลสาบขนาดใหญ่ แผ่นดินไหว การปะทุของภูเขาไฟและการระเบิดใต้น้ำอื่นๆ (รวมทั้งการจุดวัตถุระเบิดหรือวัตถุระเบิดนิวเคลียร์ใต้น้ำ) ดินถล่ม ธารน้ำแข็งไถล อุกกาบาตตกและการรบกวนอื่น ไม่ว่าเหนือหรือใต้น้ำ ล้วนอาจก่อให้เกิดเป็นคลื่นสึนามิได้ทั้งสิ้น แผ่นดินไหวครั้งนี้เกิดขึ้นโดยแผ่นแปซิฟิกมุดตัวลงใต้แผ่นเปลือกโลกใต้ฮนชูเหนือ ซึ่งแผ่นเปลือกโลกแผ่นใดที่เกิดปรากฏการณ์ดังกล่าวขึ้นนี้ยังเป็นที่ถกเถียงกันอยู่ในหมู่นักวิทยาศาสตร์ แผ่นแปซิฟิก ซึ่งเคลื่อนที่ด้วยอัตรา 8 ถึง 9 เซนติเมตรต่อปี ลาดลงไปใต้แผ่นเปลือกโลกซึ่งรองรับฮนชู และปลดปล่อยพลังงานออกมามหาศาล การเคลื่อนไหวนี้ดึงแผ่นเปลือกโลกที่อยู่ข้างบนลงจนกระทั่งเกิดความเครียดมากพอที่จะเกิดเหตุการณ์แผ่นดินไหวขึ้น การแตกทำให้ระดับน้ำทะเลเพิ่มสูงขึ้นหลายเมตร แผ่นดินไหวความรุนแรงระดับนี้โดยปกติแล้วจะมีความยาวรอยเลื่อนอย่างน้อย 480 กิโลเมตร และมักเกิดขึ้นโดยมีพื้นผิวรอยแยกค่อนข้างตรงและยาว เพราะรอยต่อแผ่นเปลือกโลกและเขตมุดตัวในพื้นที่ของรอยเลื่อนไม่ตรง ความรุนแรงของแผ่นดินไหวครั้งนี้ที่เกิน 8.5 แมกนิจูดจึงผิดปกติ และสร้างความประหลาดใจแก่นักแผ่นดินไหววิทยาบางคน พื้นที่ศูนย์กลางแผ่นดินไหวขยายจากนอกชายฝั่งจังหวัดอิวะเตะไปจนถึงนอกชายฝั่งจังหวัดอิบาระกิ สำนักอุตุนิยมวิทยาญี่ปุ่น ว่า แผ่นดินไหวอาจทำให้เขตรอยเลื่อนแตกออกจากอิวะเตะถึงอิบะระกิ โดยมีความยาว 500 กิโลเมตร และกว้าง 200 กิโลเมตร การวิเคราะห์แสดงว่า แผ่นดินไหวนี้ประกอบด้วยชุดเหตุการณ์สามอย่างประกอบกัน แผ่นดินไหวอาจมีกลไกลคล้ายคลึงกับแผ่นดินไหวใหญ่ใน พ.ศ. 1412 โดยมีขนาดคลื่นพื้นผิวที่ 8.6 ซึ่งได้ก่อให้เกิดคลื่นสึนามิขนาดใหญ่เช่นกัน แผ่นดินไหวใหญ่ที่ก่อให้เกิดคลื่นสึนามิอื่น ถล่มพื้นที่ชายฝั่งซานริกุใน พ.ศ. 2439 และ 2486 เขื่อนชลประทานฟูจินูมะในซูกางาวะแตก ทำให้เกิดอุทกภัยและน้ำได้พัดพาบ้านเรือนไปกับกระแสน้ำห้าหลัง มีผู้สูญหายแปดคน และศพผู้เสียชีวิตสี่ศพถูกค้นพบในเช้าวันรุ่งขึ้น ตามรายงาน ประชาชนท้องถิ่นบางคนพยายามซ่อมแซมรอยแตกของเขื่อนก่อนที่เขื่อนจะแตก เมื่อวันที่ 12 มีนาคม เขื่อน 252 แห่งถูกตรวจสอบ และพบว่าเขื่อนทั้งหกแห่งมีรอยแตกตื้น ๆ บริเวณสันเขื่อน อ่างเก็บน้ำที่เขื่อนคอนกรีตถ่วงน้ำหนักแห่งหนึ่งมีการพังทลายตามลาดที่ไม่น่าวิตกกังวล เขื่อนที่ได้รับความเสียหายทั้งหมดสามารถดำเนินการต่อไปโดยไม่มีปัญหา สี่เขื่อนในพื้นที่แผ่นดินไหวยังไม่สามารถเข้าถึงได้ เมื่อการติดต่อทางถนนสามารถเข้าถึงได้ ผู้เชี่ยวชาญจะถูกส่งไปตรวจสอบเพิ่มเติม จำนวนมากของบทเรียนระบบความปลอดภัยปฏิกรณ์นิวเคลียร์เกิดขึ้นจากเหตุการณ์ ที่ชัดเจนที่สุดคือที่ในพื้นที่เกิดสึนามิได้ง่าย กำแพงทะเลของโรงไฟฟ้าจะต้องมีความสูงและแข็งแกร่งอย่างเพียงพอ ที่โรงไฟฟ้​​านิวเคลียร์ Onagawa ที่อยู่ใกล้กับศูนย์กลางของแผ่นดินไหวและคลื่นสึนามิเมื่อวันที่ 11 มีนาคมมากกว่า กำแพงทะเลสูง 14 เมตรและประสบความสำเร็จในการทนต่อเหตุการณ์สึนามิ สามารถป้องกันไม่ให้เกิดความเสียหายร้ายแรงและการปลดปล่อยกัมมันตภาพรังสี ก่อนหน้านี้ แผ่นดินไหวใหญ่ชิลี พ.ศ. 2503 ได้ส่งผลให้เกิดคลื่นสึนามิข้ามมหาสมุทรแอตแลนติกและถล่มเมืองชิซูงาวะในเวลานั้น โดยสูงถึง 2.8 เมตร ทำให้เกิดความเสียหายเป็นอันมากเมื่อเทียบกับมาตรฐานทั่วไป ผลคือ มีการสร้างกำแพงท่าเรือสูงเท่ากับตึกสองชั้นจนถึง พ.ศ. 2506 แต่กำแพงท่าเรือดังกล่าวไม่สามารถป้องกันคลื่นสึนามิที่เกิดใน พ.ศ. 2554 ได้ เพราะมีความสูงถึงตึกสี่ชั้น แผ่นดินไหวดังกล่าวซึ่งเกิดจากการนูนขึ้น 5 ถึง 8 เมตร บนก้นทะเลยาว 180 กิโลเมตร ห่างจากชายฝั่งตะวันออกของโทโฮกุ 60 กิโลเมตร ทำให้เกิดคลื่นสึนามิขนาดใหญ่ซึ่งสร้างความเสียหายอย่างใหญ่หลวงตามแนวชายฝั่งแปซิฟิกของหมู่เกาะตอนเหนือของญี่ปุ่น และส่งผลให้เกิดความสูญเสียชีวิตนับหลายพัน และหลายเมืองถูกทำลายลงอย่างสิ้นเชิง คลื่นสีนามิยังได้แพร่ขยายไปทั่วมหาสมุทรแปซิฟิก และมีการออกคำเตือนและคำสั่งอพยพในหลายประเทศที่ติดมหาสมุทรแปซิฟิก รวมทั้งตลิดชายฝั่งแปซิฟิกของอเมริกาเหนือและใต้ ตั้งแต่อะแลสกาไปจนถึงชิลี อย่างไรก็ตาม แม้ว่าสึนามิจะเดินทางไปถึงหลายประเทศ แต่ก็มีผลกระทบค่อนข้างน้อย ชายฝั่งชิลีส่วนที่ติดกับมหาสมุทรแปซิฟิกซึ่งอยู่ห่างจากญี่ปุ่นมากที่สุด (ราว 17,000 กิโลเมตร) ส่วนระยะทางบนโลกที่ไกลที่สุดที่เป็นไปได้อยู่ที่ครึ่งเส้นรอบวง ราว 20,000 กิโลเมตร) ก็ยังได้รับผลกระทบเป็นคลื่นสึนามิสูง 2 เมตร คลื่นสึนามิสูง 38.9 เมตรถูกประเมินที่คาบสมุทรโอโมเอะ เมืองมิยาโกะ จังหวัดอิวาเตะ ถ้าแผ่นดินไหวเกิดขึ้นใต้ทะเล แรงสั่นสะเทือนอาจจะทำให้เกิดเป็นคลื่นขนาดใหญ่ที่เรียกว่า "สึนามิ" (, Tsunami) มีความเร็วคลื่น 600-800 กิโลเมตรต่อชั่วโมง ในทะเลเปิด ส่วนใหญ่คลื่นจะมีความสูงไม่เกิน 1 เมตร และสังเกตได้ยาก แต่จะมีขนาดใหญ่ขึ้นเมื่อเคลื่อนถึงใกล้ชายฝั่ง โดยอาจมีความสูงถึง 60 เมตร สามารถก่อให้เกิดน้ำท่วม สร้างความเสียหายอย่างใหญ่หลวงกับสิ่งก่อสร้างที่ติดอยู่ชายฝั่งทะเล อ่าวของแนวชายฝั่งอันผิดปกตินี้เหมือนว่าจะช่วยขยายการทำลายล้างของคลื่นสึนามิ เหตุการณ์ที่สำคัญคือ แผ่นดินไหวและคลื่นสึนามิในโทโฮะกุ พ.ศ. 2554 ซึ่งก่อนหน้านั้น ประวัติศาสตร์สึนามิของซานริกุอาจถูกตีความว่า คลื่นสึนามิทำให้มีผู้เสียชีวิตลดลงอย่างต่อเนื่อง จากการป้องกันและวางแผนของมนุษย์ แต่ภัยพิบัติใน พ.ศ. 2554 นั้นสร้างฐานใหม่สำหรับการวิเคราะห์คลื่นสึนามิที่เกิดขึ้นเป็นประจำ