下一個巨大地震（The Next Great Earthquake）

下一個巨大地震（The Next Great Earthquake）
國立台灣師範大學地球科學所科學教育組碩班生陳怡均/國立台灣師範大學地球科學系劉德慶教授責任編輯

規模9以上的巨大地震發生的次數十分稀少，一旦發生，往往會釀成重大災害、造成許多生命的損失，像發生在2004年12月的南亞海嘯地震(蘇門達臘地震)。大多數這些地震發生在隱沒帶，因其大多發生在海洋地殼與大陸地殼聚合性邊界，所以常伴隨破壞性的海嘯。

圖一.全世界主要隱沒帶及大地震分佈圖。隱沒帶地區（藍線）和板塊構造邊界（棕線）上，1900年至今規模7.5以上的地震以實心圓圈標示。空心圓表示從1700到1900間大地震（資料較不完整）。圖中顯示某些地區在過去的100年內沒有規模9的地震，但在之前的200年內有規模9的地震。

隱沒帶邊界超過40,000公里（如圖一），破裂的長度大於800公里以上者，就可能會造成規模9的地震，地震學家長期以來試著決定隱沒帶的哪個部分較其他區域有機會破裂，然而， 2004年蘇門達臘地震(規模9)的震源區，卻是被認為在隱沒帶中較不可能發震的區域。到底什麼因素會影響這些大地震的頻率？是不是所有的隱沒帶地區都有可能產生規模9的地震呢？

地震頻率可以依板塊構造的基礎來推估。假設板塊邊界長度寬度已知（如上段）,則板塊邊界20公尺的滑移量，可對等於一個規模9的地震。若假定所有的滑移量皆由規模9的地震造成，並知此兩板塊以每年0.02到0.10公尺的速率聚合；，則規模九地震的復發時間為200到1000年。如果其中的一些滑移量是由一些較小的地震或者是緩慢滑移所造成的，此復發時間會更長。

從另一個觀點看，這麼長的間隔有它的不確定性，因為在許多地方，可信的地震資料只能回推約100年。距今100年以前的地震，歷史上著名的事件和地質觀察過去曾被拿來推斷這些地震紀錄，但它們仍缺少細節的部分。

歷史上，大地震的頻率沒有規律性。舉例來說，在卡斯卡蒂亞（Cascadia），因搖晃造成鬆軟的沉積物和因海嘯造成沙子沉澱的證據顯示歷史巨大地震的存在，復發時間約為600年(時間範圍200年~1500年)，然而復發時間存在高度不確定性。

隱沒帶長度的可延伸，足夠產生規模9的巨大地震。在全球主要的隱沒帶示意圖中，有五個隱沒帶在過去一個世紀發生了5起規模大於9的地震；其他地區在歷史上並沒有產生規模大於8的地震。在過去幾十年，地震學家一直嘗試找出地震特徵與隱沒帶特性的關聯性。一個可能的假說是，假設產生巨大地震需要特殊的隱沒帶特性，則有些隱沒地區無法生成規模9的地震。

過去研究指出，隱沒的板塊年齡跟隱沒速度是決定隱沒帶特性的重要因素：如果隱沒板塊年輕（因此比較溫暖並可以浮起），或者移動比較快速，或者兩者兼具，那麼，它到地函間較淺的軌跡，會造成伸入較多其上方的板塊區域，而導致較大的地震。這個想法有過去100年歷史地震紀錄的經驗支持。其他類似的想法建立在板塊動力學上，在地函中，隱沒板塊的橫向運動改變了板塊邊界的壓力，而且海溝裡厚的沉積物潤滑了斷層。根據這些解釋，蘇門達臘地震出現在一個非常不可能發生的地區，因其低的隱沒速率其相對老的岩石圈。年輕的隱沒帶，熱的岩石圈加熱了斷層帶，地震可能被這樣的環境抑制著，因為在地球之中，高溫促進延展的程度超過脆性的毀壞。地震作用和斷層帶溫度的回歸相關在物理模型中跟統計的結果相似。無論如何，熱的原因把南亞海嘯地震隱沒帶斷層推向了高地震規模的等級：它的平均溫度也許很接近智利的中心，也就是大家所知發生在1960年最大的隱沒帶地震（規模9.5）。

板塊間聚合的速度也會影響大地震的產生。理論上，地震頻率會隨板塊運動的速率增加而增高。如果我們在有限的時間內觀察地震的過程，隱沒帶有較快的滑移速度是理所當然的，因此，較快滑移速度的隱沒帶比其他速度較慢的隱沒帶造成較多規模9的地震。確實，如果我們只考慮之前的預測復發時間，在過去100年發生地震規模9的地震數量（五個）是在一個預期的隨機過程中。這個地震重現時間的概念，解釋了之前一些地震大小和滑移速率的正相關。

蘇門達臘-安德曼（Sumatra-Andaman）地震令許多地震學家感到意外，因為它發生在一個令人感到意外的地區：冷的板塊、低的板塊聚合速率，此說明了上述的假說”巨大地震需要特殊的隱沒帶特性” 是不成立的，一個被定位成”沒有巨大地震潛能”的蘇門達臘，仍然發生了造成巨大災情的海嘯地震。，我們目前對下一個大地震會在哪裡、何時發生僅有初步的認知，因為資料的累積尚不足。我們需要更多的時間、更多的地震資料累積，才能瞭解規模9的地震週期行為。

我們必須從蘇門達臘地震中記取一個教訓：每個隱沒帶都有潛在的危險，”巨大地震只會發生在特定的隱沒帶”這種迷思應該要打破。這樣的教訓希望能流傳、被廣為散播，例如一位在學校學過海嘯逃生課程的10歲英國女孩，她在泰國警告身邊做日光浴的人們跑到較高的地區，而救了他們。

即使當我們發展了以科技為基礎的全球海嘯警報系統，我們也需要持續的教育，讓2004年所有近海人們文化記憶中的這些教訓可以深留人們的腦海中。

參考資料：
Robert McCaffrey（2007），「The Next Great Earthquake」，Science，第315期，第1675-1676頁