用高分辨率P波速度绘制室戸外侧南海沟浅部慢地震带内广泛流体超压

海底之下的隐秘力量

沿日本南部海岸，这一全球备受关注的地震带之一在默默地以巨大的压力囤积着水。在南海沟，一些地震剧烈断裂，而另一些则在数日或数周内缓慢爬动。本研究揭开了室戸岬外海底的层层覆盖，揭示深埋且高度增压的流体如何帮助解释这些不寻常的“慢地震”发生的地点与机理——以及这对未来强震和海啸可能意味着什么。

日本近海的繁忙碰撞带

南海沟是一个巨大的海底地槽，洋壳在此潜没到日本下方。该过程称为俯冲，会在覆压板上堆积厚厚的沉积物与岩层，并驱动大型地震。在室戸外侧，慢地震发生的区域位于较浅深度，距海面约10公里以内。科学家怀疑从沉积物中挤出的流体在岩石如何滑动中起关键作用——有时平稳而无声，有时却以破坏性的震动释放。

通过地震波绘制埋藏水体的分布

为了观测海底数公里下的情况，作者们利用了地壳中地震波传播速度的高分辨率图像。这些“P波”在较软、流体充填的沉积物中传播得较慢，在坚硬、致密的岩石中传播得较快。研究团队应用实验室得出的公式，将波速、岩石孔隙度与应力联系起来，把波速图转化为被困流体而非颗粒本身承担的覆岩重量的估算值。由此获得了孔隙压力比的高分辨率图，显示流体距离支撑上覆岩石全部重量的程度。

广泛的超压沉积区

结果显示，从主要海上断层（前推覆断层）向陆侧延伸约60公里并向下至约8公里深度的广阔区域内，流体压力在很大范围内处于较高水平。在该带内，靠近海槽的被下冲沉积物中散布着若干压力特别高的“斑块”，它们表现得像超压含水层，与以往钻孔观测到的意外泥浆外涌相吻合。在地堑内侧更深处，一条连续的极高压力带与一层从海底被刮下并粘接到覆压板上的沉积物相对应——这类物质被认为富含海沟沉积物中携带的水分并被拖拽向下。

海山、断层与慢震

在附近，有数座淹没的火山丘或海山正被拉入俯冲带。早期研究表明，当这些海山耕入边缘带时，会挤压被下垫、富含水分的沉积物，并在其陆侧提高流体压力。新的定量压力图支持了这一图景：高压区域与被下垫层以及在海底记录到慢地震和罕见冷泉的区域相一致。沿推覆断层的纵向高压条带暗示这些断裂充当通道，使流体得以上升。在许多地方，压力接近使岩石极度软化的条件，创造了更有利于缓慢爬动滑移而非快速断裂的环境。

这对未来地震意味着什么

对非专业读者而言，主要结论是：极高压力下的水并非微不足道的细节，而是室戸外侧浅部南海俯冲带的普遍特征。研究显示，慢地震发生的大片区域存在超压，并且这种压力的分布受下冲海山、被下垫沉积层以及充当管网的断层系统所塑造。这些发现有助于解释为何断层的某些部分以缓慢滑移的方式释放能量，并可能在某些时候成为较大破裂的屏障或通道。更精细的隐蔽流体系统图将有助于改进我们对未来大地震和海啸如何以及在何处可能发起的理解，以及微妙的慢滑事件在更广泛地震周期中的角色。

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

关键词: 南海沟, 慢地震, 流体超压, 俯冲带, 海山俯冲