地質記錄中的海嘯

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2004年印度尼西亞海嘯和2011年日本海嘯表明,海嘯是與地震相關的常見現象。現代資料庫列出了過去4000年全球超過2000次海嘯事件,其中大多數記錄在歷史文獻、編年史甚至神話中 - 然而,地質記錄中的海嘯沉積物似乎相對罕見。

理論上,海嘯可以引發多種侵蝕和沉積過程,例如湧浪和迴流、濁流、碎屑流和滑坡,因此形成的沉積物也可能從細粒沉積物到巨礫不等。

- 當海嘯襲擊海岸時,它首先會侵蝕較老的沉積物。沿著較老沉積物與海嘯沉積物的不整合面描述的奇特(且有爭議的)“臼齒結構”,是在地震振動壓碎較老地層,海嘯剝離規則的土壤塊(撕裂碎屑)時形成的。液化現象,如砂脈,也可以儲存在海嘯沉積物下方的沉積物中。


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圖1. 非常示意性的海嘯沉積地層層序。

- 海嘯淹沒陸地,並沉積了搬運來的沉積物和碎屑。“Trough The Sandglass”部落格上的這篇文章描述了海嘯湧浪和迴流的沉積物,這些沉積物由厚厚的沙層組成。不幸的是,在像海灘這樣不穩定的環境中,此類沉積物的儲存潛力非常低,這部分解釋了為什麼到目前為止,海嘯在地質記錄中代表性不足。而且,在這些地層中發現的許多特徵(如粒度分佈或海洋化石的積累)與風暴沉積的沉積物非常相似。

- 海嘯還可以搬運和沉積巨大的礫石(如珊瑚礁碎片)。這些礫石不太可能被海岸環境的正常過程改造,並且更有可能石化。2007年11月,德克薩斯大學的一個地球物理學家團隊宣佈發現了可能是有記錄以來海嘯搬運的最大礫石。然而,這些礫石似乎也不總是海嘯的明確證據。在愛爾蘭阿倫群島的懸崖邊發現的大型巨礫,重量從20噸到230噸不等,曾被認為是海嘯沉積物,但在2004年被重新解釋為來自大西洋的強風暴移動的礫石。

圖2. 1883年喀拉喀托火山爆發期間,災難性海嘯搬運的礫石(公共領域影像)。

還有間接的生物學證據(除了在陸地上發現的海洋化石)可以證明海嘯的存在。

強烈的地震不僅會引起海嘯,還會使沿海地區降至海平面以下。海水很快就會殺死那裡生長的樹木和植物。這些“幽靈森林”的樹木最終被埋在潮灘的沉積物中。由於持續的構造運動,陸地將緩慢再次上升。

這些變化可以在地層層序中觀察到:具有化石樹木的泥炭或土壤層將突然變為沙層,這是由海嘯和潮汐沉積的。這種地層層序的一個巨大優勢是可以利用放射性碳定年法對有機殘留物進行測年,併產生這些變化的精確史前年代。

一篇2009年發表的論文分析了利用界線(海嘯破壞和侵蝕區域的界限)來繪製海嘯範圍的方法。該研究確定了2004年海嘯影響區域的各種界線,其年代可追溯到大約300年前。

今天,大陸海岸是人口稠密地區 - 研究海嘯的地質效應和沉積物可以幫助改進我們對史前事件的記錄,並更好地定義這些地區的風險

參考書目

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My name is David Bressan and I'm a freelance geologist working mainly in the Austroalpine crystalline rocks and the South Alpine Palaeozoic and Mesozoic cover-sediments in the Eastern Alps. I graduated with a project on Rock Glaciers dynamics and hydrology, this phase left a special interest for quaternary deposits and modern glacial environments. During my research on glaciers, studying old maps, photography and reports on the former extent of these features, I became interested in history, especially the development of geomorphologic and geological concepts by naturalists and geologists. Living in one of the key area for the history of geology, I combine field trips with the historic research done in these regions, accompanied by historic maps and depictions. I discuss broadly also general geological concepts, especially in glaciology, seismology, volcanology, palaeontology and the relationship of society and geology.

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