文/ 地質科學系 曾泰琳副教授

西亞地區以高原為主要地形特徵，包括安納托利亞以及伊朗兩大高原（Anatolian & Iranian Plateaus），介於兩高原之間的即是亞美尼亞高地(Armenia Highland)。因為受到阿拉伯板塊向北擠壓，歐亞大陸在此處的地形相對高聳而崎嶇，並生成許多與大陸碰撞有關的年輕火山和地震(圖一)，與環太平洋上的隱沒帶島弧火山不同。亞美尼亞高地的正北方倚著小高加索山脈(Lesser Caucasus)，再往北便進入南俄羅斯邊境的大高加索山脈(Greater Caucasus)。這條東西走向的高加索山脈和高原不僅是西亞最活躍的大陸造山帶，向東可連接至喜馬拉雅山與西藏，皆屬於新特提斯洋(Neotethys Ocean)閉合後所形成的內陸山脈。不僅地質上有其意義，在地理歷史上也是絲綢之路的重要節點。

自蘇聯解體後，此處便一直缺乏現代化的寬頻地震觀測網，獨立出來的喬治亞開放而親美，亞美尼亞又相對保守親俄，當地的研究單位展現高度意願與來自台灣的學者進行基礎合作。2012起我們開始在這兩國建立中長期的臨時地震觀測網，配合其他測站，研究區域涵蓋高加索山與東土耳其至亞美尼亞的高原。大部分儀器和資源來自中央研究院、台灣大學以及科技部，主要希望能透過地震學研究，了解大陸碰撞後的岩石圈(lithosphere)構造。

過去的火山岩分析顯示，陸-陸碰撞後的高鉀鈣性岩漿活動在高原區呈現時空變化，亞美尼亞有著相對較為年輕的火山活動，野外隨處可見過去噴發的大量火山凝灰岩。其中加次(Aragats)和格加馬(Ghegam)為境內著名火山(圖一)，最近的大噴發分別在50萬年和20萬年左右，其中阿拉加次屬於錐狀複式火山，底部直徑達40公里，格加馬則是長脊狀，全新世仍有活動紀錄。

我們的研究發現，阿拉加次與格加馬火山附近的地殼厚度只有約32-35公里厚，明顯比周遭東安納托利亞高原的地殼薄10公里左右，並且地殼的P波與S波平均速度比值(Vp/Vs)異常高(圖二)。根據前人在安納托利亞高原的演化模型，由於碰撞後發生海洋板塊回捲下沉並向東撕裂，向上補充的軟流圈使上地函部分熔融，產生大範圍岩漿活動。由於亞美尼亞火山更為年輕，推測我們觀察到的現象反應近期所發生的類似事件，局部的地函熱對流不僅侵蝕岩石圈底部，甚至可能帶走部分的地殼物質，而地殼中的部份熔融會提高震波的Vp/Vs。既然地殼已經減薄，莫荷面附近的地函密度也要變輕才能支撐這樣的高原地形，溫度的上升會同時降低密度與波速，而我們也在對應位置量測到低速異常。

未來的觀測重心將移至札瓦赫季(Javakheti)火山脊的微震密集帶。雖然此處 各國家之間有領土上的糾紛，小戰爭不斷，我們也因此損失數個測站，喬治亞對台灣的政治態度近年也發生轉變。所幸地震觀測網趨於穩定，大部分的地震資料順利傳回分析，預計將持續與亞美尼亞科學院地質所合作至2021。