Uitgebreide vloeistofoverdruk in de ondiepe zone van langzame aardbevingen van de Nankai Trog bij Muroto in kaart gebracht met hoge-resolutie P-golfsnelheid

Verborgen krachten onder de zeebodem

Langs de zuidkust van Japan ligt een van ’s werelds meest nauwlettend gevolgde aardbevingsgebieden waar onder enorme druk water wordt opgeslagen. In de Nankai Trog breken sommige aardbevingen hevig uit, terwijl andere langzaam kruipen over dagen of weken. Deze studie licht de zeebodem bij Kaap Muroto op om te laten zien hoe diep begraven, sterk geperste vloeistoffen kunnen helpen verklaren waar en waarom deze bijzondere “langzame aardbevingen” optreden — en wat dat kan betekenen voor toekomstige grote beving en tsunami’s.

Een druk botsingsgebied voor de kust van Japan

De Nankai Trog is een reusachtige onderzeese kloof waar een oceanische plaat onder Japan duikt. Dit proces, subductie genoemd, stapelt dikke lagen sedimenten en gesteente op de bovenliggende plaat en drijft grote aardbevingen aan. Bij Muroto bevindt het gebied waar langzame aardbevingen voorkomen zich op geringe diepte, binnen ongeveer 10 kilometer van het oppervlak. Wetenschappers vermoeden dat uit sedimenten geperste vloeistoffen een sleutelrol spelen in hoe de gesteenten verschuiven — soms soepel en stil, soms in vernietigende schokken.

Luisteren naar golven om begraven water in kaart te brengen

Om te zien wat er kilometers onder de zeebodem gebeurt, gebruikten de auteurs een gedetailleerd beeld van hoe snel seismische golven door de korst reizen. Deze “P‑golven” bewegen langzamer door zachtere, meer vloeistofgevulde sedimenten en sneller door stijve, verdichte gesteenten. Door laboratoriumgebaseerde formules toe te passen die golfsnelheid, porositeit en spanning koppelen, vertaalde het team de golfsnelheidkaart naar schattingen van welk deel van het gewicht van het overliggende gesteente door opgesloten vloeistoffen in plaats van door de korrels zelf wordt gedragen. Dit leverde een hoge-resolutiekaart op van een grootheid genaamd de poriedrukverhouding, die laat zien hoe dichtbij de vloeistoffen zijn om het volledige gewicht van het bovenliggende gesteente te dragen.

Uitgestrekte zones met overgepresteerde sedimenten

De resultaten tonen een breed gebied, uitstrekkend van de belangrijkste offshore breuk (de frontale thrust) tot ruwweg 60 kilometer landinwaarts en tot ongeveer 8 kilometer diepte, waar de vloeistofdrukken over een groot gebied hoog zijn. Binnen deze zone herbergen de ondergeschoven sedimenten dichter bij de trog verspreide “vlekken” waar de drukken bijzonder hoog zijn, en zich gedragen als overgepresteerde watervoerende lagen die overeenkomen met eerdere boorkuilwaarnemingen van onverwachte modderuitstroom. Dieper onder het binnenste deel van de marge vormt zich een continu gordel van zeer hoge druk die samenvalt met een pakket sedimenten dat van de zeebodem is geschraapt en op de bovenliggende plaat is vastgelast — materiaal waarvan gedacht wordt dat het rijk is aan watersoorten uit de trogafzettingen die omlaag zijn getrokken.

Seamounts, breuken en langzame bevingen

Verschillende nabijgelegen ondergedompelde vulkanische heuvels, of seamounts, worden in de subductiezone getrokken. Eerder onderzoek suggereerde dat wanneer deze seamounts de marge binnendringen, ze de onderplaatse, waterrijke sedimenten samendrukken en de vloeistofdrukken aan hun landzijdige kant verhogen. De nieuwe kwantitatieve drukkaart ondersteunt dat beeld: hoog-drukgebieden vallen samen met de ondergeplaatste laag en met gebieden waar langzame aardbevingen en zeldzame koude bronnen aan de zeebodem zijn waargenomen. Verticale strepen met hoge druk langs thrust-breuken wijzen erop dat deze scheuren als kanalen fungeren, waardoor vloeistoffen kunnen opstijgen. Op veel plaatsen benadert de druk condities waarbij gesteenten extreem verzwakt raken, waardoor ideale omstandigheden ontstaan voor langzaam, kruipend schuiven in plaats van snelle breuk.

Wat dit betekent voor toekomstige aardbevingen

Voor niet-specialisten is de belangrijkste conclusie dat onder zeer hoge druk staand water geen klein detail is maar een wijdverbreid kenmerk van de ondiepe Nankai-subductiezone bij Muroto. De studie toont dat een groot deel van het gebied waar langzame aardbevingen plaatsvinden overgepresteerd is, en dat de verdeling van deze druk wordt gevormd door subduceerde seamounts, lagen ondergeplaatste sedimenten en netwerken van breuken die als leidingen werken. Deze bevindingen helpen verklaren waarom sommige delen van de breuk langzaam schuiven en soms fungeren als barrières of doorgangen voor grotere breuken. Betere kaarten van dit verborgen velsysteem zouden ons begrip moeten verbeteren van hoe en waar toekomstige grote aardbevingen en tsunami’s kunnen ontstaan, en hoe subtiele slow-slip gebeurtenissen passen in de bredere aardbevingscyclus.

Bronvermelding: 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

Trefwoorden: Nankai Trog, langzame aardbevingen, vloeistofoverdruk, subductiezone, seamount-subductie