Estesa sovrapressione dei fluidi nella zona di terremoti lenti poco profondi del Fossa di Nankai al largo di Muroto mappata con velocità P ad alta risoluzione

Forze nascoste sotto il fondale marino

Lungo la costa meridionale del Giappone, una delle zone sismiche più monitorate al mondo immagazzina silenziosamente acqua a fortissima pressione. Nella Fossa di Nankai alcuni terremoti rompono violentemente, mentre altri scivolano lentamente nell’arco di giorni o settimane. Questo studio scava sotto il fondale al largo di Capo Muroto per rivelare come fluidi profondamente sepolti e altamente pressurizzati possano aiutare a spiegare dove e perché si verificano questi insoliti “terremoti lenti” — e cosa ciò potrebbe significare per futuri grandi terremoti e tsunami.

Una zona di collisione molto attiva al largo del Giappone

La Fossa di Nankai è una gigantesca trincea sottomarina dove una placca oceanica sprofonda sotto il Giappone. Questo processo, chiamato subduzione, accumula uno spesso pacchetto di sedimenti e rocce sulla placca sovrastante e alimenta grandi terremoti. Al largo di Muroto, la regione in cui avvengono i terremoti lenti si trova a profondità ridotte, entro circa 10 chilometri dalla superficie. Gli scienziati sospettano che i fluidi espulsi dai sedimenti giochino un ruolo chiave nel modo in cui le rocce scivolano — talvolta in modo uniforme e silenzioso, talvolta con scosse distruttive.

Ascoltare le onde per mappare l’acqua sepolta

Per vedere cosa avviene a chilometri sotto il fondale, gli autori hanno usato un’immagine dettagliata della velocità con cui le onde sismiche attraversano la crosta. Queste onde P si muovono più lentamente attraverso sedimenti più morbidi e ricchi di fluidi e più velocemente attraverso rocce compatte e rigide. Applicando formule derivate da studi di laboratorio che collegano la velocità d’onda, la porosità delle rocce e lo sforzo, il team ha tradotto la mappa delle velocità in stime di quanto del peso delle rocce sovrastanti sia sostenuto dai fluidi intrappolati anziché dai granuli stessi. Ne è derivata una mappa ad alta risoluzione di una grandezza chiamata rapporto di pressione dei pori, che mostra quanto i fluidi siano vicini a sostenere il peso totale delle rocce sovrastanti.

Aree estese di sedimenti sovrapressurizzati

I risultati rivelano una vasta regione, che si estende dalla faglia offshore principale (la spinta frontale) fino a circa 60 chilometri verso terra e in profondità fino a circa 8 chilometri, dove le pressioni dei fluidi sono elevate su un’ampia area. All’interno di questa zona, i sedimenti sottosforza più vicini alla trincea ospitano “macchie” sparse dove le pressioni sono particolarmente alte, comportandosi come acquiferi sovrapressurizzati che si accordano con precedenti osservazioni da perforazioni di flussi anomali di fango. Più in profondità, sotto la parte interna del margine, una cintura continua di pressioni molto elevate si allinea con uno strato di sedimenti strappati dal fondale e saldati alla placca sovrastante — materiale ritenuto ricco di depositi di trincea contenenti acqua che sono stati trascinati verso il basso.

Seamount, faglie e terremoti lenti

Nei dintorni, diversi colli vulcanici sommersi, o seamount, vengono trascinati nella zona di subduzione. Studi precedenti suggerivano che mentre questi seamount arano il margine, comprimono i sedimenti sottoposti e ricchi d’acqua e aumentano le pressioni dei fluidi sul loro lato verso terra. La nuova mappa quantitativa della pressione supporta questo quadro: le regioni ad alta pressione coincidono con lo strato sottoposto e con aree dove sono stati registrati terremoti lenti e rari efflussi freddi sul fondale. Strisce verticali di alta pressione lungo le faglie di spinta suggeriscono che queste fratture agiscono da condotti, permettendo ai fluidi di risalire. In molti punti la pressione si avvicina a condizioni in cui le rocce diventano estremamente deboli, creando ambienti ideali per lo scorrimento lento e viscoso piuttosto che per la rottura rapida.

Cosa significa per i terremoti futuri

Per il pubblico non specialista, la conclusione principale è che l’acqua a pressioni molto elevate non è un dettaglio secondario ma una caratteristica diffusa della zona di subduzione poco profonda di Nankai al largo di Muroto. Lo studio mostra che gran parte della regione in cui avvengono i terremoti lenti è sovrapressurizzata e che la distribuzione di questa pressione è modellata da seamount subdotati, strati di sedimento sottoposti e da reti di faglie che funzionano come una rete idraulica. Questi risultati aiutano a spiegare perché alcune parti della faglia scorrono lentamente e possono talvolta agire come barriere o vie di passaggio per rotture più ampie. Mappe migliori di questo sistema fluido nascosto dovrebbero migliorare la nostra comprensione di come e dove potrebbero iniziare futuri grandi terremoti e tsunami, e di come gli eventi di lento scorrimento si inseriscano nel più ampio ciclo sismico.

Citazione: 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

Parole chiave: Fossa di Nankai, terremoti lenti, sovrapressione dei fluidi, zona di subduzione, subduzione di seamount