Eine 40 cm lange Schlammsäule aus 2.080 m Tiefe im Kumano-Trog vor der japanischen Kii-Halbinsel enthält sieben „Ereignisschichten“, die mit bloßem Auge nicht zu unterscheiden sind; die meisten sind auch auf Röntgen-CT-Bildern nicht zu sehen. Professor Yusuke Yokoyama vom Atmosphere and Ocean Research Institute (AORI) der Universität Tokio und sein Team datierten den organischen Kohlenstoff im Schlamm alle 0,5 bis 1,0 cm mit der Radiokarbonmethode und suchten die Stellen heraus, an denen die Altersfolge umgekehrt ist, also älteres Material auf jüngerem liegt. Einige dieser Schichten bringt das Team mit Erdbeben am Nankai-Graben wie dem Hoei-Erdbeben von 1707 in Verbindung.
Was wurde im Schlamm des Kumano-Trogs gefunden?
Die Schichten bestehen offenbar aus altem Schlamm, der vom Hang des Meeresbodens abrutschte, hangabwärts transportiert wurde und sich erneut ablagerte. Die Studie nennt sie Ereignisschichten und zählt sieben davon im Kern.
Der Kumano-Trog ist ein Forearc-Becken vor der Kii-Halbinsel, eine Senke im Meeresboden, die entstand, weil die Philippinische Platte unter die Eurasische Platte abtaucht. Sein breiter Boden liegt in rund 2.000 m Tiefe; landwärts grenzen ein weniger als 10 km breiter Schelf und ein steiler Hang an. Der Kern wurde 2012 auf der Fahrt KT-12-34 des Forschungsschiffs Tansei-maru gewonnen, mit einem Multicorer, der im westlichen Teil des Beckens eine 40 cm lange Sedimentsäule entnahm. Mit 2.080 m liegt die Stelle tiefer, als drei übereinandergestapelte Tokyo-Skytree-Türme hoch wären.
Die Studie von fünf Autorinnen und Autoren, darunter Akiko Omura und Yusuke Yokoyama, erschien am 9. November 2026 in der Fachzeitschrift Radiocarbon, als eine der ausgewählten Arbeiten der 25. Internationalen Radiokarbonkonferenz, die 2025 im polnischen Krakau stattfand. Sie ist frei zugänglich und kann von allen vollständig gelesen werden.
Wir haben mehrere neue geologische Schichten gefunden, die vorher nicht sichtbar waren und von untermeerischen Hangrutschungen stammen, die möglicherweise durch Erdbeben am Nankai-Graben ausgelöst wurden.
— Yusuke Yokoyama (Professor, Atmosphere and Ocean Research Institute, Universität Tokio)
Warum waren die Schichten unsichtbar?
Der abgerutschte Schlamm bestand aus demselben Material wie der Schlamm, der dort bereits lag, sodass es in den meisten Schichten keinen Unterschied in Farbe oder Korngröße zu sehen gab.
Der Kern besteht aus unverfestigtem, tonigem Silt. Abgesehen von einem allmählichen Farbwechsel von bräunlichem Schwarz zu olivfarbenem Schwarz in etwa 4 cm Tiefe zeigt er keine mit bloßem Auge erkennbare Struktur, und die Studie beschreibt ihn als „homogenen hemipelagischen Schlamm“. Hemipelagischer Schlamm sammelt sich aus Teilchen an, die von der Meeresoberfläche absinken, und aus feinen Teilchen, die vom Land stammen.
Um vergangene Erdbeben am Meeresboden nachzuweisen, stützt man sich bisher vor allem auf Turbidite: Ablagerungen trüber Unterwasserströmungen (Trübeströme), die oft von Hangrutschungen ausgelöst werden und in der Regel unten grobe und nach oben immer feinere Körner zeigen. Der Kern aus dem Kumano-Trog zeigt keine für Turbidite typische Abfolge. Nur zwei Ereignisschichten fielen mit helleren Bändern auf den Röntgen-CT-Bildern zusammen, eine helle Schicht zwischen 10 und 16 cm (Schicht 3) und eine fein laminierte Schicht (Schicht 5, leicht versetzt); die übrigen fünf sind auch im CT nicht zu sehen und zeigen sich nur in den Datierungsergebnissen.
Da die wieder abgelagerten Sedimente aus denselben Materialien bestehen wie die darunterliegenden, waren ihre chemischen und strukturellen Merkmale nicht zu unterscheiden, und die Ereignisschichten blieben unsichtbar.
— Yusuke Yokoyama (Professor, Atmosphere and Ocean Research Institute, Universität Tokio)
Wie wurde das Alter alle 0,5 bis 1 cm bestimmt?
Das Team maß Kohlenstoff-14 im gesamten organischen Kohlenstoff des Schlamms in Abständen von 0,5 bis 1,0 cm, lückenlos von oben bis unten im Kern.
Gemessen wurde mit dem Beschleuniger-Massenspektrometer des AORI. Kohlenstoff-14 ist radioaktiver Kohlenstoff mit einer Halbwertszeit von 5.730 Jahren; er macht nur ein Billionstel des natürlichen Kohlenstoffs aus, Lebewesen nehmen ihn zu Lebzeiten auf, und nach dem Tod zerfällt er mit fester Geschwindigkeit, sodass sich Proben bis zu 50.000 bis 60.000 Jahre zurück datieren lassen.
Meeresschlamm wird normalerweise anhand der fossilen Schalen planktischer Foraminiferen datiert, winziger schalentragender Organismen, doch im Schlamm der Forearc-Becken entlang des Nankai-Grabens sind sie oft zu selten, was eine feine Datierung unmöglich machte. Organischer Kohlenstoff im Schlamm lässt sich schon an kleinen Proben datieren, liefert aber zu hohe Alter, weil er alten Kohlenstoff enthält. Wo sich Foraminiferen gewinnen ließen, datierte das Team 0,75 bis 2,35 mg Schalen und verglich das Ergebnis mit dem Alter des organischen Kohlenstoffs derselben Schicht. In normalen Schichten erschien der organische Kohlenstoff 920 bis 1.100 Jahre älter; das Team bestimmte den Unterschied zu den Foraminiferen Schicht für Schicht und rechnete die Alter des organischen Kohlenstoffs so in Ablagerungsalter um.
Der Reihe nach geordnet umfassen die 40 cm Schlamm etwa die letzten 600 Jahre. Das sind im Durchschnitt rund 15 Jahre pro Zentimeter, sodass jede Probe von 0,5 bis 1,0 cm etwa 8 bis 15 Jahre abdeckt. Der älteste datierte Teil des Kerns in 37 bis 38 cm Tiefe stammt aus der Zeit um 1440, während Werte von Foraminiferen aus 2,0 bis 3,5 cm nahe der Oberfläche im Vergleich mit Aufzeichnungen in Korallen von den Inseln Ishigaki und Kikai auf eine Ablagerung nach 1965 hindeuten.
Wie sind die Schichten mit umgekehrter Altersfolge entstanden?
Schichten, die älter sind als die darunter, lassen sich als alter Schlamm von anderen Stellen des Meeresbodens deuten, der von einer Strömung herangetragen und auf jüngerem Schlamm abgelagert wurde. Die marine Herkunft der organischen Substanz half, die Ursache einzugrenzen.
In einigen Schichten war der organische Kohlenstoff bis zu 700 Jahre älter als in tieferen Schichten. Der Altersunterschied zwischen Ereignisschichten und normalen Schichten übersteigt den durchschnittlichen Messfehler von ±100 Jahren. Die Studie verweist auf frühere Arbeiten nahe dem untermeerischen Shingu-Canyon, wo Turbidite aus etwa den letzten 100 Jahren historischen Erdbeben und schweren Überschwemmungen zugeordnet wurden, und hält es für möglich, dass Trübeströme auch diesen Kern erreicht haben.
Alter Kohlenstoff kann auch dann eingetragen werden, wenn eine Überschwemmung Sediment vom Land heranspült; deshalb maß das Team zusätzlich jeden Zentimeter das stabile Kohlenstoffisotopenverhältnis (δ13C) und das Kohlenstoff-Stickstoff-Verhältnis (C/N). Das C/N-Verhältnis blieb bei etwa 8 und δ13C zwischen −20 und −22 ‰, im Bereich mariner organischer Substanz. Marine organische Substanz hat typischerweise ein C/N-Verhältnis unter 10, und die Studie findet keine Hinweise auf beigemischte organische Substanz von Landpflanzen. Sie kommt zu dem Schluss, dass die Altersumkehrungen auf untermeerische Hangrutschungen und nicht auf Überschwemmungen zurückgehen und eine Überschwemmung als Ursache unwahrscheinlich ist. Die Studie nennt auch die Aufwirbelung von Meeresbodensediment durch Stürme als Auslöser von Trübeströmen, geht in ihren Schlussfolgerungen aber nicht auf Stürme ein.
Zu welchen Erdbeben passen die sieben Schichten?
Die einzige Zuordnung, die die Studie klar formuliert, ist die von Schicht 3 zum Hoei-Erdbeben von 1707; die übrigen werden nur als möglich beschrieben.
| Ereignisschicht | In der Studie genannte Erdbeben | Formulierung in der Studie |
|---|---|---|
| Schichten 1 und 2 | Erdbeben von 1944–1946 (in der Studie „Tokai-Tonankai earthquake“) sowie Ansei-Tokai-Erdbeben (1854) | möglich (may) |
| Schicht 3 | Hoei-Erdbeben (1707) | zugeordnet (correlated) |
| Schichten 4 und 5 | Hoei-Erdbeben (1707) oder ein kleineres Seebeben | möglich (may) |
| Schicht 6 | Keicho-Erdbeben (1605) | möglich (could) |
| Schicht 7 | Im Text nicht behandelt | In der Abbildung mit Fragezeichen als „Event layer?“ beschriftet |
Das japanische Headquarters for Earthquake Research Promotion weist darauf hin, dass sich das Herdgebiet des Hoei-Erdbebens weiter nach Westen erstreckt haben könnte als etwa das des Showa-Nankai-Erdbebens von 1946. Um 15 cm, wo Schicht 3 beginnt, verschiebt sich δ13C leicht, und die Studie vermutet, dass sich die Umgebung am Meeresboden durch ein Erdbeben zu dieser Zeit verändert haben könnte. Die Abbildung enthält auch eine Linie für das Meio-Erdbeben von 1498, doch der Text ordnet es keiner Schicht zu.
Zwei Punkte, in denen Pressemitteilung und Studie voneinander abweichen
Der erste Unterschied betrifft den Zeitraum: Die englische Pressemitteilung zitiert Yusuke Yokoyama, wonach einige Schichten zu „schriftlichen historischen Aufzeichnungen über Seebeben vom 13. bis zum 20. Jahrhundert“ passen. Die Zusammenfassung der Studie spricht dagegen von einer guten Übereinstimmung mit „historischen Naturkatastrophen nach dem 15. Jahrhundert“, und der älteste Teil des Kerns stammt aus der Zeit um 1440. Für diesen Kern ist es genauer zu sagen, dass sich der Vergleich mit historischen Aufzeichnungen auf die Zeit ab dem 15. Jahrhundert bezieht.
Der zweite Unterschied betrifft die Ursache: Die englische Pressemitteilung nennt schwere Überschwemmungen, Stürme und Seebeben als Ereignisse, die den Schlamm umgelagert haben, und die japanische Pressemitteilung der Universität Tokio spricht, nach dem über eine Übernahme bestätigten Titel, von einer „Geschichte von Tsunamis und Überschwemmungen“. Das Fazit der Studie ist enger gefasst: Weil die organische Substanz marin ist, hält sie Überschwemmungen für unwahrscheinlich und nennt untermeerische Hangrutschungen als Ursache (auf Stürme geht sie in ihren Schlussfolgerungen nicht ein).
Was ein einzelner Kern zeigen kann und was noch offen ist
Die Studie stützt sich auf einen einzigen 40 cm langen Kern von einer Stelle im Kumano-Trog, und ob dieselben Schichten auch anderswo auftreten, ist noch nicht geprüft. Schicht 3 wird dem Hoei-Erdbeben zugeordnet, und auch für die Schichten 4 und 5 gilt es als möglich; nach unserer Einschätzung kann dieser eine Kern daher noch nicht entscheiden, ob ein Erdbeben mehrere Schichten hinterlassen hat oder ob es sich um getrennte Ereignisse handelt.
Dennoch kann die Methode Aufzeichnungen dort erfassen, wo kein sichtbarer Turbidit existiert, und ihr Wert wird im Licht der japanischen Langzeitbewertung von Erdbeben deutlicher. Nach Angaben des Headquarters for Earthquake Research Promotion haben große Erdbeben den Nankai-Graben in den vergangenen 1.400 Jahren in Abständen von etwa 90 bis 270 Jahren getroffen; das nächste wird mit einer Magnitude von 8 bis 9 erwartet, und seine 30-Jahres-Wahrscheinlichkeit ist in die höchste Kategorie, Rang III, eingestuft. Im November 2026 liegt das Showa-Tonankai-Erdbeben von 1944 rund 82 Jahre und das Showa-Nankai-Erdbeben von 1946 rund 80 Jahre zurück. Mehr Aufzeichnungen darüber, wann vergangene Beben stattfanden und wie weit ihre Auswirkungen reichten, würden solchen Bewertungen eine festere Grundlage geben. Laut der Pressemitteilung erwägt Yusuke Yokoyama, die Untersuchungen auf weitere Teile der Kumano-See und darüber hinaus auszudehnen.