沈川洲教授跨國團隊揭露四千年來西所羅門群島超級地震刊登《Nature Communications》

地質科學系沈川洲教授與合作超過15年的美國德州大學奧斯汀分校佛烈德泰勒 (Fred Taylor) 教授研究團隊，6月30日在國際著名的「自然通訊」《Nature Communications》期刊中，發(fā)表研究成果，利用生長在潮間帶的珊瑚，做為天然地震紀錄器，重建過去四千年來，發(fā)生在位於西太平洋的所羅門群島超級地震歷史。

會引發(fā)大海嘯的超級地震有多恐怖呢？西元2004年12月26日，蘇門答臘-安達曼地震規(guī)模9.0引發(fā)的南亞大海嘯，捲走近二十五萬人。2011年3月11日，日本本州外海規(guī)模9.0地震引發(fā)大海嘯，造成超過2萬人傷亡！

離臺灣五千公里，為我國在太平洋六個邦交國之一的所羅門群島西側，於2007年4月1日，發(fā)生自1900年當?shù)赜械卣鸺o錄以來，最大規(guī)模的8.1地震，造成12公尺高的大海嘯，所幸該地區(qū)人口較為稀少，但仍奪走五、六十條寶貴生命，與難以估計的財產(chǎn)損失！災難之後，人們急迫想知道的是，這個地震是最大的一個嗎？未來還會發(fā)生比這個規(guī)模還要大的地震嗎?假如能夠重建過去強震歷史，應該可以回答以上的問題，也能評估誘發(fā)大海嘯的超級地震是否真的會再發(fā)生，以便提出因應對策。2007年起，由臺灣研究團隊開始規(guī)劃，科技部並於2009年起補助其相關研究經(jīng)費，協(xié)助該國了解其板塊運動與地震模式，本研究成果就是其中的一部分。

如何重建史前地震紀錄？沈川洲教授表示，生活在海邊潮間帶的團塊狀珊瑚，生長位置大約到低潮位時，珊瑚頂部會因暴露出海面而無法向上生長，只有側邊的活體珊瑚持續(xù)朝水平方向、以同心圓向外不斷延續(xù)生命，外型不再是團塊狀，而是呈現(xiàn)扁平的月餅狀，稱為小環(huán)礁 （microatoll），於是小環(huán)礁的頂部就代表當時的海水面；另外，還有僅生長在海水表面附近的珊瑚或形成的珊瑚礁階地，也代表海水面高度。地震發(fā)生時，若引發(fā)地面突然上升、海水面相對下降，造成珊瑚暴露在空氣中而死亡。死亡後的小環(huán)礁、珊瑚或暴露的階地，與海水面的高度差，就是區(qū)域地面被地震抬升的高度；而珊瑚死亡的時間點便是地震發(fā)生的時候。換句話說，這些生長在海岸邊的珊瑚，就是天然地震紀錄器。

過去幾年，德州大學奧斯汀分校團隊，利用小環(huán)礁珊瑚化石和珊瑚礁階地的發(fā)現(xiàn)位置，結合臺大地質系發(fā)展的精確「珊瑚鈾釷定年技術」，利用鈾-238衰變系列中三個放射性核種，鈾-238－鈾-234－釷-230的相對比例，計算珊瑚化石年齡，重建發(fā)生在西太平洋的所羅門群島西側雷諾加島 (Ranongga Island)，過去數(shù)千年來的超級地震歷史。

研究團隊於2012年5、6及8月前往所羅門群島，在長28公里、寬5公里的雷諾加島，進行3個月的全島野外工作。從南到北七個地點，共採集約30個珊瑚化石標本，在臺大地質系進行精準度極高的鈾釷定年工作，測量化石年紀，年齡分布從七千年前到現(xiàn)代都有，最小的誤差僅有正負11個月！

分析結果發(fā)現(xiàn)，雷諾加島之紐貝爾 (Newbare) 地區(qū) (附錄地圖一C中的實心圓) 的珊瑚化石，紀錄了過去四千年來比較完整的古地震事件，期間雷諾加島至少共有四次史前大地震，平均大約500-1000年發(fā)生一次，但以目前資料看來，並無明顯的規(guī)律週期。這個結果與研究團隊在2008年12月發(fā)表在「科學」《Science》期刊中，發(fā)現(xiàn)蘇門答臘明達威群島，自14世紀以來的兩百年超級地震週期，明顯不同。

雷諾加島紐貝爾地區(qū)的這些古超級地震，每次引發(fā)地面抬升為2-3公尺，最近一次史前地震是750年前，地面抬升為3.4公尺。這些抬升高度都比西元2007年，規(guī)模8.1地震的1.8公尺抬升還要高，顯示這四次地震強度應該超過2007年地震。

未來西所羅門群島還會發(fā)生規(guī)模很大，久久一次的超級強震嗎?答案是肯定的，大強震必然發(fā)生！這就是板塊碰撞帶，永遠的宿命；但問題是很快會再來嗎？幸運的是，依照目前已有的證據(jù)顯示，如果板塊間相互運動模式不變，近期內當?shù)匕l(fā)生誘發(fā)強烈海嘯，直接威脅該區(qū)域居民的規(guī)模8.0以上地震，機率不高。

沈川洲表示，我國位於菲律賓海板塊與歐亞大陸板塊間的碰撞帶，地殼活動激烈，地震頻繁。臺灣本島與離島也有許多珊瑚礁，如何應用這種珊瑚天然地震紀錄器，重建史前地震，是我們地質研究自當努力的方向。

所羅門群島史前超級地震研究，是由科技部卓越領航計畫與臺大共同資助，全文請參閱6月30日「自然通訊」: Nature Communications, 2015, 6:7607, DOI: 10.1038/ncomms8607, Variable Holocene deformation above a shallow subduction zone extremely close to the trench。