Omfattande övertryck av vätska i det grunda området för långsamma jordbävningar i Nankai-tröskeln utanför Muroto kartlagt med högupplöst P-vågshastighet

Dolda krafter under havsbotten

Längs Japans södra kust lagras vatten under enormt tryck i en av världens mest övervakade jordbävningszoner. I Nankai-tröskeln sker vissa jordbävningar våldsamt, medan andra glider långsamt över dagar eller veckor. Den här studien blottlägger havsbotten utanför Kap Muroto för att visa hur djupt begravda, högtrycksfulla vätskor kan bidra till att förklara var och varför dessa ovanliga ”långsamma jordbävningar” uppstår — och vad det kan betyda för framtida stora skalv och tsunamier.

En livlig kollision utanför Japan

Nankai-tröskeln är en enorm undervattensgrav där en oceanisk platta sänker sig under Japan. Denna process, som kallas subduktion, bygger upp ett tjockt paket av sediment och berg på den överliggande plattan och driver stora jordbävningar. Utanför Muroto ligger den region där långsamma jordbävningar förekommer på grundliga, grunda djup, inom ungefär 10 kilometer från ytan. Forskare misstänker att vätskor som pressas ur sedimenten spelar en avgörande roll för hur berget glider — ibland jämnt och tyst, ibland i förödande ryck.

Lyssna på vågor för att kartlägga begravt vatten

För att se vad som händer kilometer ner under havsbotten använde författarna en detaljerad bild av hur snabbt seismiska vågor färdas genom jordskorpan. Dessa ”P‑vågor” rör sig långsammare genom mjukare, mer vätskefyllda sediment och snabbare genom styva, täta bergarter. Genom att tillämpa laboratoriebaserade samband som kopplar våghastighet, porositet och spänning, omvandlade teamet våghastighetskartan till uppskattningar av hur stor del av överliggande bergs vikt som bärs av inneslutna vätskor i stället för av kornmaterialet självt. Detta gav en högupplöst karta över en storhet kallad portrycksgrad, som visar hur nära vätskorna är att bära hela vikten av bergen ovanför.

Omfattande zoner med överpressade sediment

Resultaten visar en vidsträckt region, som sträcker sig från huvudavsnittet av den offshore-förkastningen (frontal thrust) cirka 60 kilometer landinåt och ned till ungefär 8 kilometers djup, där vätsketrycken är höga över ett stort område. Inom denna zon hyser de underrullade sedimenten närmare tröskeln spridda ”fläckar” där trycken är särskilt höga, som beter sig som överpressade akviferer och matchar tidigare borrhålsobservationer av oväntade lera-utflöden. Djupare under den inre delen av marginalen ligger ett kontinuerligt bälte av mycket högt tryck i linje med ett lager av sediment som har skrapats av havsbotten och svetsats fast på den överliggande plattan — material som tros vara rikt på vattenfyllda tröskeldepositioner som dragits nedåt.

Seamounts, förkastningar och långsamma skalv

I närheten dras flera nedsänkta vulkaniska kullar, så kallade seamounts, in i subduktionszonen. Tidigare studier föreslog att när dessa seamounts plöjer in i marginalen pressas de underliggande, vattenrika sedimenten ihop och höjer vätsketrycket på deras landinåtriktade sida. Den nya kvantitativa tryckkartan stöder denna bild: högtrycksområden sammanfaller med det underrullade lagret och med områden där långsamma jordbävningar och sällsynta kalla källor har registrerats på havsbotten. Vertikala strimmor av högt tryck längs skjuvförkastningar antyder att dessa sprickor fungerar som ledningar som tillåter vätskor att stiga. På många platser närmar sig trycket förhållanden där berg blir extremt svaga, vilket skapar idealiska förutsättningar för långsamt, krypande glid snarare än snabb rupture.

Vad detta innebär för framtida jordbävningar

För icke-specialister är huvudpoängen att vatten under mycket högt tryck inte är en marginell detalj utan ett utbrett drag i den grunda Nankai-subduktionszonen utanför Muroto. Studien visar att en stor del av regionen där långsamma jordbävningar inträffar är överpressad, och att tryckets fördelning formas av neddukta seamounts, lager av underrullade sediment och nätverk av förkastningar som fungerar som ett slags rörsystem. Dessa fynd hjälper till att förklara varför vissa delar av förkastningen glider långsamt och ibland kan agera som barriärer eller portar för större rupturer. Bättre kartor över detta dolda vätskesystem bör förbättra vår förståelse för hur och var framtida stora jordbävningar och tsunamier kan starta, och hur subtila långsamma glidhändelser passar in i den större jordbävningscykeln.

Citering: 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

Nyckelord: Nankai-tröskeln, långsamma jordbävningar, vätskeövertryck, <keyword>seamount-subduktion