重構地震史 台美學者聯手解讀珊瑚礁

2015年7月11日台北訊，廖靜蕙報導

生長在潮間帶的珊瑚，除了提供海洋生物重要的庇護所，現在科學家更證明，可作為天然地震紀錄器。由台、美地質學家聯手合作，透過珊瑚礁化石採集，分析鈾釷定年，重建過去4千年來，發生在位於西太平洋的所羅門群島超級地震歷史。對於同屬板塊碰撞帶、地震頻繁的台灣，或能提供研究參考。

第一作者德州大學奧斯汀分校博士班學生Kau Thirumalai與佛烈德泰勒教授勘查雷諾加島上的小環礁珊瑚。圖片來源：科技部。

研究珊瑚化石  解讀地面抬升密碼

由於無法預測時間和地點，地震令人聞之色變；尤其是引發海嘯的超級地震，往往瞬間奪走成千上百條人命，無論南亞大海嘯、日本311震災，傷亡人數更達萬人到數十萬人；所羅門群島則於2007年4月1日發生自1900年當地有地震紀錄以來，最大規模的8.1地震，造成12公尺高的大海嘯，雖當地人口稀少，但仍奪走5、60條寶貴生命。

還會有更大的地震嗎？若能重建過去強震歷史，一窺地震周期，或能解開謎底，增加逃命避災機會。

台大地質科學系教授沈川洲與美國德州大學奧斯汀分校教授佛烈德泰勒（Fred Taylor）組成的研究團隊，即於離台灣5千公里的所羅門群島西側，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。

沈川洲解釋，地震發生時，若引發地面突然上升、海水面相對下降，造成珊瑚暴露在空氣中而死亡。死亡後的小環礁、珊瑚或暴露的階地，與海水面的高度差，就是區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生之時。

研究團隊2012年5、6及8月，從南到北7個地點，共採集約30個珊瑚化石標本，並於台大地質系進行精準度極高的鈾釷定年工作。

超級地震無法擋  先建構地震史

「珊瑚鈾釷定年技術」是台大地質系利用鈾-238衰變系列中3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，年齡分布從7千年前到現代都有，最小的誤差僅有正負11個月；以此重建發生在西太平洋的所羅門群島西側雷諾加島（Ranongga Island），過去數千年來的超級地震史。

分析結果發現， 4千年來雷諾加島至少共有4次史前大地震，平均大約500～1000年發生一次，每次引發地面抬升為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；以目前資料，看不出明顯的規律週期。

這項結果與研究團隊在2008年12月發表在「科學」《Science》期刊中，發現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。

地質科學系教授沈川洲（右）與德州大學奧斯汀分校教授佛烈德泰勒合影。圖片來源：科技部。

這項研究成果由科技部卓越領航計畫與台大共同資助，6月30日已發表於「自然通訊」《Nature Communications》期刊。

雖然對位於板塊碰撞帶的西所羅門群島而言，超級強震來襲是無法避免的宿命。不過研究團隊表示，依照目前證據顯示，如果板塊間相互運動模式不變，近期內當地發生誘發強烈海嘯，直接威脅該區域居民的規模8.0以上地震，機率不高。

沈川洲表示，台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，是地質研究努力的方向。

珊瑚礁研究學者陳昭倫表示，一般可供古氣候、環境變遷研究的珊瑚礁，以鐘型微孔珊瑚為主。這類珊瑚成長速度慢、長得像山、十分強壯，對颱風、地震抵抗力高，骨骼長得好。可藉由打岩芯採集樣本，從放射線看出差異，再比對過去收集的歷史狀況，了解這些差異點發生的時間。

他說，從珊瑚礁來研究調查古氣候已有一段時間，難得看見用在地震史研究，顯示研究的前瞻性。至於台灣適合研究古地震的地點，他建議墾丁外海以及東部潮間帶，例如黃金海休閒渡假村預定地上挖出的「富山遺址」，底下即為珊瑚礁，極具古氣候、古地震研究價值。

註：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朝水平方向、以同心圓向外不斷延續生命，外型不再是團塊狀，而是呈現扁平的月餅狀，稱為小環礁（microatoll）。