文／穿山甲

地震是地殼釋放壓力的方式。當岩層長時間受到擠壓、拉扯或錯動，超過岩層的承受能力時，會在某一瞬間破裂，沿著斷層釋放能量，形成震動。對人類而言，這樣的能量釋放往往伴隨著災難，建築倒塌、道路扭曲、海嘯侵襲，瞬間就能奪走生命。

斷層滑移 液化構造



正因地震帶來的威脅如此巨大，科學家們努力研究它的成因與性質，希望能了解每一次的型態、規模與頻率，並思考如何預測與防護。然而，現代地震儀問世不過百餘年，能直接量測的地震紀錄極為有限。再往前追溯，只能依靠歷史文獻，而人類出現也不過數千年，相對於46億歲的地球，不過是驚鴻一瞥。地震的週期遠比文明更悠長，有的斷層可能千年才活動一次，甚至更久。那麼，當沒有歷史書、沒有見證者的年代，要如何知曉古時發生的地震？答案就藏在地球自己寫下的紀錄裡。

地震的本質就是斷層的活動。地震發生時，岩層會沿著斷層破裂並錯開，形成明顯的位移。不同年代的沉積層像一頁頁地質書籤，若某一層突然被撕裂、錯開或有特殊皺褶，就代表那個時期可能發生過地震。藉由測定這些岩層的年代，地質學家可以重建出過去幾千年的地震活動。

地震不僅會撕裂地層，也會攪動地層。劇烈的震動會讓砂質土壤變緊密。如果地下水位較高或土壤富含水分，縫隙間的水會被擠壓而冒出，讓砂土變得像泥漿般失去支撐力，產生土壤液化現象。有些液化土壤會噴出地表，形成小土丘或火山的型態，通常被稱為液化丘或砂火山。這些特殊的地質結構，若之後快速地被泥砂掩埋，就有可能在沉積層中留下圓錐狀或層狀的砂堆痕跡。然而，這些結構較為鬆散、不穩定，很容易被風雨侵蝕、河水沖刷或生物活動破壞，留下的證據不多。假使液化土壤沒有噴出地表，就會形成帶有流動痕跡的液化脈結構，較容易保存於地質結構中，被後世發現。

海嘯侵襲 湖泊洞穴



當地震發生在海底或沿岸斷層時，時常會引發海嘯。巨浪把海底砂石推上陸地，鋪在原本的地表上，形成異常砂層。

這些海嘯層往往夾雜著貝殼珊瑚、礫石砂土或其他海洋沉積物，與陸地沉積物在顆粒大小與礦物構成截然不同。海嘯也能將巨大的岩石搬運至內陸深處，這也是證據之一。

在內陸地區，湖泊與沼澤的沉積層同樣能記錄地震。地震的震波可能會讓部分山體滑入水中，或攪動湖底泥層形成特殊結構，這些結構有別於正常緩慢的沉積過程，通常會以混亂、分層不清的狀態呈現。此外，一些天然洞穴經長時間積累形成的特殊地貌，如鐘乳石、石筍或生長的晶體等。也會因為地震而崩塌斷裂。掉落的鐘乳石、生長軸線的改變與傾斜、結構的錯位等都是曾經發生過地震的跡象。

研究古地震可以找出一些問題的答案，例如，頻繁發生小地震不一定可以緩解大地震出現的機率；透過地震也可反向推論山脈、高地或盆地的形成過程，以及長期的板塊運動規律；最大的好處在於鑑古推今，可用以評估未來地震的風險，幫助科學家了解斷層活動的長遠週期與特性，例如大地震的發生頻率與規模，進而協助政府制定更客觀、周全的制定建築法規與防災策略，以減少未來的災害損失。