Обширное повышенное давление флюидов в зоне мелких медленных землетрясений Впадины Нанкай у мыса Мурото, картированное с помощью высокоразрешающей P-волновой скорости

Скрытые силы под дном океана

Вдоль южного побережья Японии одна из самых пристально изучаемых сейсмических зон мира тихо накапливает воду под огромным давлением. Во впадине Нанкай одни землетрясения разряжаются с большими энергиями, а другие скользят медленно, в течение дней или недель. В этом исследовании вскрывается шельф у мыса Мурото, чтобы показать, как глубоко зарытые, сильно сжатые флюиды могут объяснить, где и почему происходят эти необычные «медленные землетрясения», и что это может означать для будущих крупных толчков и цунами.

Оживлённая зона столкновения у берегов Японии

Впадина Нанкай — гигантская подводная впадина, где океаническая плита погружается под Японию. Этот процесс, называемый субдукцией, формирует толстый пакет осадков и пород на надвигающейся плите и порождает крупные землетрясения. У мыса Мурото регион, где происходят медленные землетрясения, находится на небольшой глубине — примерно до 10 километров от поверхности. Ученые предполагают, что флюиды, выдавливаемые из осадков, играют ключевую роль в том, как скользят породы — иногда плавно и тихо, иногда с разрушительными рывками.

Прослушивание волн для картирования погребённой воды

Чтобы увидеть, что происходит на километры под дном, авторы использовали детализированную карту скоростей сейсмических волн в коре. Эти «P-волны» распространяются медленнее через более мягкие, насыщенные флюидами осадки и быстрее через жёсткие, уплотнённые породы. Применив лабораторные формулы, связывающие скорость волн, пористость пород и напряжение, команда преобразовала карту скоростей в оценки того, какую долю веса вышележащих пород поддерживают захваченные флюиды, а не сами зерна пород. Это дало высокоразрешающую карту величины, называемой коэффициентом порового давления, которая показывает, насколько близки флюиды к тому, чтобы нести полный вес перекрывающих пород.

Обширные зоны перепрессованных отложений

Результаты выявляют широкую область, простирающуюся от основной прибрежной разломной зоны (фронтального надвига) примерно на 60 километров вглубь суши и до глубин около 8 километров, где давление флюидов высоко на большой площади. Внутри этой зоны в подтесняемых осадках ближе к впадине встречаются разбросанные «пятна» особо высокого давления, которые ведут себя как перепрессованные водоносные горизонты и соответствуют ранним буровым наблюдениям неожиданного выброса ила. Глубже под внутренней частью хребта тянется непрерывный пояс очень высокого давления, который совпадает с слоем осадков, соскобленным с дна и припаявшимся к надвигающейся плите — материалом, считавшимся богатым водоносными отложениями впадины, втянутыми вниз.

Подводные горы, разломы и медленные толчки

Рядом несколько погруженных вулканических холмов, или подводных гор, втягиваются в зону субдукции. Предыдущие работы предполагали, что по мере врезания этих гор в край они сжимают подклеенные, богатые водой осадки и повышают давление флюидов на их прибрежной стороне. Новая количественная карта давления подтверждает эту картину: зоны высокого давления совпадают с подклеенным слоем и с областями, где на дне были зарегистрированы медленные землетрясения и редкие холодные источники. Вертикальные полосы высокого давления вдоль надвигов указывают на то, что эти трещины действуют как каналы, позволяющие флюидам подниматься. Во многих местах давление приближается к условиям, при которых породы становятся чрезвычайно слабыми, создавая благоприятные условия для медленного, ползучего скольжения вместо быстрого разрыва.

Что это значит для будущих землетрясений

Для неспециалистов главный вывод в том, что вода под очень высоким давлением — не мелкая деталь, а повсеместная черта мелкой зоны субдукции Нанкай у мыса Мурото. Исследование показывает, что большая часть региона, где происходят медленные землетрясения, перепрессована, и что распределение этого давления формируется за счёт втягиваемых подводных гор, слоёв подклеенных осадков и сети разломов, действующих как «водопровод». Эти результаты помогают объяснить, почему некоторые участки разлома скользят медленно и могут в некоторые моменты служить барьерами или воротами для более крупных разрывов. Лучшие карты этой скрытой системы флюидов должны улучшить понимание того, как и где могут начаться будущие крупные землетрясения и цунами, и какую роль в общем сейсмическом цикле играют тонкие события медленного скольжения.

Цитирование: 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

Ключевые слова: Впадина Нанкай, медленные землетрясения, повышенное давление флюидов, зона субдукции, субдукция морских вулканов