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全台斷層活動評估得重寫? 台大發現海岸如「翹翹板」升降

花蓮石梯坪的海階地形。(圖/台灣地景保育網)
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過去科學家常以板塊運動導致海岸抬升形成的「海階」地形,評估斷層的活動性與未來的地震危害,但近期台大參與的跨國研究團隊發現,地表侵蝕與沉積作用也會對海岸升降產生極大影響,使海岸線出現如同「翹翹板」般的劇烈升降,花東海岸即在過去10萬多年間被抬升約半座台北101高度。研究團隊指出,過去台灣斷層活動評估並未考量這項地質作用,所得數據可能與實際不符須重新改寫。

在海岸邊常見一層層如階梯般的「海階」地形,這是板塊運動導致地形抬升的證據,過去科學家常以此評估當地斷層的活動性與未來可能的地震危害。

不過近期一個由台大與中研院、美國威斯康辛大學麥迪遜分校組成的跨國研究團隊發現,並不是只有活動斷層會對海岸升降產生影響,由地表侵蝕與沉積作用造成的「均衡調整作用」(簡稱SIA),同樣也會造成極大的影響。

研究團隊蒐集了全台上千筆侵蝕與沉積速率研究數據,並透過數值模擬重現這些侵蝕與沉積作用所導致的地殼變動,結果發現,地殼會因為沉積物搬運導致重量分布改變,進而產生如同「翹翹板」般的劇烈升降。

這項研究的第一作者何安指出,根據模擬結果,過去10萬多年來,台灣山脈遭受侵蝕所減輕的重量,可以造成花東海岸抬升超過200公尺,約等於半座台北101的高度;而發生在平原與海域的快速沉積作用,也會導致西南海岸因變重而下沉超過70公尺。

何安進一步解釋,這代表花東海岸的抬升程度,可能有一部分是SIA作用所造成,並非全部來自斷層活動,原先的估算方式會高估斷層活動速率;至於西南海岸則因為地殼被厚重泥沙壓迫下沉,斷層活動速率可能被低估超過90%。

何安以北海岸觀光名勝龍洞與福隆海水浴場為例,過去研究認定該區域的板塊構造活動非常微弱,幾乎沒有斷層抬升的力量。不過實際走訪當地,卻可以發現高約5到7公尺、距今約4000至5000年的海階,證明東北角的海階形成是因地表侵蝕卸載,所導致的地殼反彈與海平面變化。

研究團隊表示,進行斷層活動評估時若未將SIA造成的影響納入考量,將會嚴重錯估斷層實際錯動量與活動性,顛覆過去只以斷層活動解釋海岸抬升的認知。此研究結果不僅適用於台灣,其他如紐西蘭、日本或喜馬拉雅山等侵蝕沉積極快的造山帶,同樣都需考量類似情況。

台大指出,這是目前全球已知最大規模的SIA效應,而且是在台灣東海岸至西海岸的狹窄距離內,就可以同時觀察到SIA引發的不同地殼升降反應。相關研究成果已被刊登於《自然》(Nature)旗下的頂尖期刊《通訊—地球與環境》中,並獲選為首頁的亮點文章。

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