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超級地震周期大解密
《Science》刊登臺大地震研究團隊頂尖成果

 

 超級強震,往往在一夕間奪走無數人命,例如2004年12月26日在西蘇門答臘群島北側,因地震引發的南亞大海嘯,捲走近二十五萬人的可怕場景,歷歷在目。去年 (2007年9月12日) 在西蘇門答臘群島南側之明達威群島,發生規模8.4的大地震;兩個世紀前,西元1833年,在當地亦發生規模9.0超級地震,引發大海嘯,波及亞澳非三大洲。因此,地震研究者的最大課題便是:(1) 有效提高地震周期推論的準確度;(2) 重建長期地震周期;(3) 預測未來可能發生的地震及大海嘯;(4) 並進一步提供東南亞各國政府,擬訂因應對策及防災準備。

 臺灣大學地質科學系沈川洲副教授與美國加州理工學院謝凱瑞(Kerry Sieh)教授等四大研究團隊,97年12月12日 在國際著名的「科學」《Science》期刊中發表最新研究。其成果指出:利用沿海珊瑚的特性,可以記錄地震發生的事件,並且大幅提高地震周期計算的準確性。將過去達幾十年至百年的誤差,減少到數年或甚至小於一年的精準度,是地震預測研究上的重大突破。

 大學及研究所主修化學的沈川洲副教授表示,生活在海邊潮間帶的微孔珊瑚(Porites),成長外型會因地震所造成的地面高度變化而改變。過去十幾年以來,加州理工學院及明尼蘇達大學,利用此種珊瑚的表面形貌及特徵,得以了解近代地震活動的模式,但對於地震的規律及久久一次的超級強震,卻無法洞悉其脈絡;最大的困難點,在於此區域古老的珊瑚化石難以精確定年。直到5年前臺大地質系加入,終於有了新的突破。

 沈川洲的臺大地質系研究團隊發展出一種「珊瑚鈾定年技術」,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,計算珊瑚年齡;精準度極高,可以達到一年或更好,因此獲登於地球化學類最重要的國際期刊 「地球化學與宇宙化學」《Geochemica et Cosmochimica Acta》。結合高精度定年技術及珊瑚表面形貌分析,歷經多年研究,終於完整重建蘇門答臘明達威群島的地震周期。他們發現在過去700年來,該區域每隔約兩百年,會有一次持續數十年規模8左右的大地震群,在幾個大地震過後,累積兩世紀的能量,會在一個規模大約9的超級強震完全釋放。

 沈川洲並指出,根據他們所測得過去的四次周期紀錄,去年明達威群島規模8.4的大地震,應該是最近一次大地震群的開始。如果構造運動模式不變,預估每6-13年會發生一次規模7-8地震;而此次大地震群的最後超級巨震,應在最近三十年左右發生。這種頻繁的激烈地殼活動,以及可能引發的海嘯,將直接威脅南亞各國居民,造成生命財產難以估計的損失。因此,沈川洲特別強調,南亞及鄰近國家皆須高度警戒、制定因應對策及萬全救災準備,我國亦應注意相關防災救災措施及即時通報系統。

 本研究計畫由國科會卓越計畫資助,臺大理學院羅清華院長所領導,對太平洋、南中國海及印度洋各海域珊瑚,進行研究多年,目前終於在定年上有了重大躍進,成果獨步國際。完整重建十四世紀以來,西蘇門答臘南側明達威群島之兩百年地震周期紀錄,不僅是地球科學領域的一大成就,更是對人類社會的卓越貢獻。

 全文請參閱十二月十二日(本期) 「科學」: Science, 2008, Vol. 322, Issue 5908, Bicentennial earthquake supercycles inferred from sea-level changes recorded in the corals of West Sumatra。

 珊瑚鈾釷定年技術請參閱 「地球化學與宇宙化學」: Shen, C.-C., Li K.-S., Sieh K., Natawidjaja D., Cheng H., Wang X., Edwards R. L., Lam D. D., Hsieh Y.-T., Fan T.-Y., Meltzner A. J., Taylor F. W., Quinn T. M., Chiang H.-W., and Kilbourne K. H., 2008. Variation of initial 230Th/232Th and limits of high precision U-Th dating of shallow-water corals. Geochim. Cosmochim. Acta, 72, 4201-4223.

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