室戸沖南海トラフの浅部スロークエイク帯における広範な流体過圧：高解像度P波速度による作図

海底下に潜む見えない力

日本の南海沿岸に沿って、世界で最も注目される地震帯の一つが静かに大量の水を高い圧力下にため込んでいます。南海トラフでは、一部の地震は激しく破壊的に破裂しますが、他は数日から数週間かけてゆっくりと滑るように発生します。本研究は室戸岬沖の海底を詳しく調べ、深く埋もれた高圧流体がどこで、なぜこうした特異な“スロークエイク”を引き起こすのか、そしてそれが将来の巨大地震や津波にどのような意味を持つかを解き明かします。

日本沖の激しい衝突帯

南海トラフは海洋プレートが日本列島の下に沈み込む巨大な海溝です。この沈み込み過程は、覆い被さるプレート上に厚い堆積物や岩の堆積をつくり、大地震を駆動します。室戸沖では、スロークエイクが発生する領域は浅く、海面からおおむね10キロメートル以内に位置します。研究者たちは、堆積物から絞り出された流体が岩石の滑り方に重要な役割を果たしているのではないか、と考えています—時には滑らかに静かに、時には破壊的な衝撃として。

波を聞いて埋もれた水を地図化する

海底から数キロメートル下で何が起きているかを見るために、著者らは地殻を透過する地震波の伝播速度を高分解能で可視化しました。これらのP波は、流体を多く含む柔らかい堆積物を通ると遅く、硬く締まった岩石を通ると速く伝わります。波速と岩石の間隙率、応力を結びつける実験室ベースの式を適用することで、波速マップを上部の岩石荷重のうちどれだけが粒子ではなく閉じ込められた流体によって支えられているかの推定に変換しました。こうして得られたのは、間隙圧比と呼ばれる量の高解像度地図で、流体が上の岩石の全荷重をどれだけ支えに近いかを示しています。

広範にわたる過圧堆積層

結果は、主な海底断層（正面推進断層）から沿岸側へ約60キロメートルにわたり、深さ約8キロメートルまで広がる広域で、流体圧が高い領域が存在することを明らかにしました。この領域内では、溝に近い下側で推進される堆積物に、圧力が特に高い散在する“パッチ”が存在し、過圧帯水層のように振る舞っており、これまでのボーリング観測で報告された予期せぬ泥の噴出と一致します。内側の縁部のより深い位置には、非常に高い圧力の連続帯があり、これは海底から削り取られて上部プレートに貼り付いた堆積層と整合しています—この物質は水を多く含む溝堆積物が下方へ引きずり込まれたものと考えられます。

海山、断層、そしてスロークエイク

付近ではいくつかの海底火山丘（海山）が沈み込み帯に引き込まれつつあります。以前の研究は、これらの海山が沈み込むとき、下に付着した水分豊かな堆積物を圧縮し、陸側で流体圧を上昇させると提案していました。今回の定量的な圧力地図はその絵を支持します：高圧域は下付着層や、スロークエイクやまれなコールドシープが海底で記録されている領域と一致します。推進断層に沿う垂直の高圧の筋は、これらの破砕帯が通路として働き、流体が上昇することを示唆します。多くの場所で圧力は岩石が非常に弱くなる条件に近づき、急速な破壊ではなくゆっくりとしたすべりが起きやすい理想的な環境を生んでいます。

将来の地震への意味

専門外の読者への主な要点は、非常に高い圧力下の水が室戸沖浅部の南海沈み込み帯で些細な要素ではなく広範に存在する特徴である、ということです。本研究はスロークエイクが発生する領域の大部分が過圧状態にあること、そしてその圧力分布が沈み込んだ海山、下付着した堆積層、配管のように働く断層網によって形作られていることを示しています。これらの知見は、なぜ断層のある部分がゆっくり滑るのか、また時により大きな破裂の障壁やゲートとして振る舞うのかを説明する助けになります。こうした隠れた流体システムのより良い地図は、将来の大地震や津波がどこでどのように始まるか、そして微妙なスロースリップ現象がより大きな地震サイクルの中でどのように位置づけられるかの理解を向上させるはずです。

引用: 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

キーワード: 南海トラフ, スロークエイク（ゆっくり地震）, 流体過圧, 沈み込み帯, 海山の沈み込み