地震發生的時間很短,但它所造成的沉積紀錄,卻可能在深海中長期保存。對海洋地質學家而言,深海岩心就像自然界的時間見證者以及記錄過去地震活動的「地質地震儀」。當大型地震造成海底坡地沉積物崩移或再懸浮時,這些物質可能沿著海底地形搬運,最後沉積在深海盆地中,形成事件沉積層。
然而,要判斷不同岩心中的事件沉積層是否代表同一次事件並不容易。特別是在水深超過六千公尺的海溝環境中,海底地形複雜,事件沉積物的厚度與保存型態常有明顯差異。相同一次地震事件,在盆地中心可能形成較厚的沉積層,但在地形高區可能只留下很薄且不易辨識的紀錄,使傳統依賴岩心描述、物理性質或少數年代控制點進行對比的方法面臨限制。
本研究以國際海洋鑽探計畫386航次(IODP Expedition 386)於日本海溝中段取得的長岩心為材料,探討如何利用非破壞性的 X 光螢光岩心掃描技術(XRF core scanning, XRF-CS),結合多變量統計方法,建立更客觀的事件地層對比流程。XRF-CS 可在不破壞岩心的情況下,連續量測沉積物中的元素變化。這些元素組合可視為沉積物的化學指紋(chemical fingerprint),反映其來源、搬運與沉積過程。研究團隊進一步使用主成分分析與群集分析,區分事件沉積物與背景沉積物,並辨識不同事件沉積物之間的組成差異。這些元素指紋可協助對比盆地中心與地形高區的事件沉積層,使原本難以辨識的薄層事件紀錄,也能被納入古地震重建之中。這代表深海岩心不只是單點紀錄,而可透過多岩心對比,重建過去事件在海溝中的空間分布。
這項結果對理解隱沒帶大地震尤其重要。不同歷史地震所對應的事件沉積物可能具有不同的地球化學特徵,暗示其沉積來源、擾動區域或搬運路徑有所差異。換言之,這些深海沉積層不只是「事件是否發生」的紀錄,也可能保存了地震發生時海底哪些區域受到強烈擾動、沉積物如何被搬運,以及不同地震是否具有不同破裂或觸發行為的線索。這些資訊有助於我們從數百年至數千年的時間尺度,理解隱沒帶大地震的行為差異與潛在影響範圍,補足人類儀器觀測時間過短的限制,並為長期地震與海底災害風險評估提供更好的地質證據。
Huang, Jyh‐Jaan Steven, et al. "Enhancing event stratigraphic correlations in the ultra‐deep Japan Trench using XRF‐CS cluster‐based chemostratigraphy." The Depositional Record 12.1 (2026): e70044.
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