Surpression étendue des fluides dans la zone de séismes lents peu profonds du goulet de Nankai au large de Muroto cartographiée par une vélocité P à haute résolution

Forces cachées sous le plancher océanique

Le long de la côte sud du Japon, l’une des zones sismiques les plus surveillées au monde emmagasine silencieusement de l’eau sous une pression immense. Dans le goulet de Nankai, certains séismes se rompent violemment, tandis que d’autres glissent lentement sur des jours ou des semaines. Cette étude soulève le plancher océanique au large du cap Muroto pour montrer comment des fluides profondément enfouis et fortement pressurisés pourraient expliquer où et pourquoi ces « séismes lents » atypiques se produisent — et ce que cela pourrait signifier pour de futurs grands séismes et tsunamis.

Une zone de collision très active au large du Japon

Le goulet de Nankai est une gigantesque fosse sous-marine où une plaque océanique plonge sous le Japon. Ce processus, appelé subduction, accumule une épaisse pile de sédiments et de roches sur la plaque chevauchante et alimente de grands séismes. Au large de Muroto, la région où se produisent les séismes lents se situe à faible profondeur, à environ 10 kilomètres de la surface. Les scientifiques suspectent que les fluides expulsés des sédiments jouent un rôle clé dans la façon dont les roches glissent — parfois de manière lisse et silencieuse, parfois par des secousses destructrices.

Écouter les ondes pour cartographier l’eau enfouie

Pour voir ce qui se passe à des kilomètres sous le fond marin, les auteurs ont utilisé une image détaillée de la vitesse de propagation des ondes sismiques dans la croûte. Ces « ondes P » se déplacent plus lentement dans des sédiments plus mous et remplis de fluides, et plus vite dans des roches compactes et rigides. En appliquant des formules issues de travaux de laboratoire qui lient la vitesse des ondes, la porosité des roches et la contrainte, l’équipe a traduit la carte des vitesses en estimations de la part du poids des roches sus-jacentes prise en charge par les fluides piégés plutôt que par les grains eux-mêmes. Cela a permis d’obtenir une carte à haute résolution d’une grandeur appelée ratio de pression de pore, qui indique à quel point les fluides sont proches de supporter le poids total des roches au-dessus.

Zones étendues de sédiments en surpression

Les résultats révèlent une vaste région, s’étendant depuis la faille principale au large (la poussée frontale) jusqu’à environ 60 kilomètres vers l’intérieur des terres et jusqu’à environ 8 kilomètres de profondeur, où les pressions fluides sont élevées sur une large surface. Dans cette zone, les sédiments en subduction plus proches de la fosse présentent des « patchs » épars où les pressions sont particulièrement élevées, se comportant comme des aquifères en surpression qui correspondent à des observations antérieures en forage signalant des écoulements imprévus de boue. Plus profondément, sous la partie interne du talus, une bande continue de très haute pression s’aligne avec une couche de sédiments raclée du plancher océanique et soudée à la plaque chevauchante — un matériel que l’on pense riche en dépôts hydratés de la fosse entraînés vers le bas.

Monts sous-marins, failles et séismes lents

À proximité, plusieurs collines volcaniques submergées, ou monts sous-marins, sont en train d’être entraînées dans la zone de subduction. Des travaux antérieurs suggéraient que lorsque ces monts s’enfoncent dans la marge, ils compriment les sédiments riches en eau sous-plancher et augmentent les pressions fluides sur leur flanc vers l’intérieur des terres. La nouvelle carte quantitative des pressions corrobore ce tableau : les régions à haute pression coïncident avec la couche sous-plancher et avec des zones où des séismes lents et de rares suintements froids ont été enregistrés au fond marin. Des traînées verticales de haute pression le long des failles de poussée laissent penser que ces fractures servent de conduits, permettant aux fluides de remonter. En de nombreux endroits, la pression approche des conditions où les roches deviennent extrêmement faibles, créant des contextes favorables au glissement lent et continu plutôt qu’à la rupture rapide.

Ce que cela signifie pour les séismes futurs

Pour les non-spécialistes, l’essentiel est que l’eau sous très haute pression n’est pas un détail mineur mais une caractéristique répandue de la zone de subduction peu profonde de Nankai au large de Muroto. L’étude montre qu’une grande partie de la région où se produisent des séismes lents est en surpression, et que la distribution de cette pression est façonnée par les monts sous-marins subduits, les couches de sédiments sous-plancher et les réseaux de failles qui forment une sorte de plomberie. Ces résultats aident à expliquer pourquoi certaines parties de la faille glissent lentement et peuvent parfois agir comme des barrières ou des portes pour des ruptures plus larges. De meilleures cartes de ce système fluidique caché devraient améliorer notre compréhension de la façon et du lieu où de futurs grands séismes et tsunamis pourraient démarrer, et de la place des événements de glissement lent et subtil dans le cycle sismique global.

Citation: Flores, P.C.M., Kodaira, S., Shiraishi, K. et al. Extensive fluid overpressure in the shallow slow earthquake zone of Nankai Trough off Muroto mapped with high-resolution P-wave velocity. Sci Rep 16, 7636 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-38308-x

Mots-clés: Goulet de Nankai, séismes lents, surpression des fluides, zone de subduction, subduction de monts sous-marins