「鈴芽之旅」中沒有提到的日本大地震

在臺熱映的動畫「鈴芽之旅」中，女主角岩戶鈴芽最後利用東西兩個「要石」鎮壓了潛藏在地下做怪的蚯蚓(?)，藉此平息將要發生的大地震。筆者在「深度解析鈴芽的地震之旅」文章中提到的4個地震：熊本地震(2016)、阪神大地震(1995)、關東大地震(1923)與東日本大地震(2011)之中，大概只有前3者的震央發生在陸地附近可以進行「要石鎮壓」，然而最後一個其實是發生在海洋底下的東日本大地震，也就是學術上稱為海溝型地震。要如何在陸地上對其進行鎮壓，就不是地質學家可以回答的問題了(笑)。

東日本大地震的震央距離陸地大約有130公里遠(大約是科博館到臺北火車站的距離)，所以地震的震動所帶來的危害並不算大，可怕的是地震之後所引發的海嘯。由於地震引發板塊之間大約50公尺的超大滑動距離(921集集地震的斷層面滑動量只有8公尺)，這麼強烈的震動讓海水產生巨大的波浪。巨大波浪使得日本岩手縣大船渡市記錄到16.7公尺的海嘯高度。311海嘯之後，東京大學的篠原教授(Masanao Shinohara)已經在日本東北外海布設了長度達105公里的海底地震儀，長期觀察海溝型地震與海嘯，至今已經7年了。

從過去一百多年的地震觀測紀錄來看，規模9.0的東日本大地震已經排到第4名的大地震。第1名是1960年的智利地震(規模9.4-9.6)，第2名是1964年的阿拉斯加地震(規模9.2)，第3名是2004年印度洋大地震(規模9.1)。這些地震都發生在板塊邊界的大型海溝附近，地震發生後也都有伴隨海嘯的發生。所以接下來我們就來談談位在日本附近、但「鈴芽之旅」中沒提到的海溝型地震。

日本海嘯的源頭-板塊邊界的海溝們

先來說說日本的地震有多頻繁，利用1923年以來的地震目錄進行統計分析發現：全日本規模7的地震事件平均每3年一次，而規模8的地震事件平均復發間隔為22.6年(臺灣過去百年中僅有1次規模8的地震與8次規模7以上的地震事件)。經過計算，日本周圍的每個海溝系統大約每一百年會有一個規模8的地震事件，而大約一千年會有一個規模9的事件發生。

利用日本過去的地震紀錄與這些地震周期的計算進行比對，與臺灣只有400多年的歷史不同，日本大概有過去上千年相對完整的歷史地震與海嘯資料可用(除了北海道之外)。再加上一些古海嘯的地質資料，我們可以發現幾乎每一個海溝系統在過去100年之中都有規模8以上的相關地震海嘯事件(詳見下表)。這也就不難理解為什麼日本的海嘯會如此之多。

再看看利用這些資料所計算出未來30年會產生震度6強的地區，幾乎與片中女主角岩戶鈴芽沿路鎮壓的地區相近。但是這些震度大的地方並非地震發生的地方，這些地震發生的位置大部分集中在海溝與陸地之間的近岸範圍。這些發生在海溝附近的地震解釋了聚合板塊邊界的隱沒作用過程會發生大地震與海嘯。同時，這也是為什麼平均每3年發生一次跟921集集地震一樣規模7的地震事件，卻沒有太多傷亡報告的原因之一，因震央附近不可能住人，但周期約20年規模8的海溝型地震就有形成海嘯的風險存在。

那麼規模9的地震呢?另一位東京大學的佐竹教授(Kenji Satake)利用歷史地震資料與太平洋板塊的位移速率(跟臺灣很相似大約是每年8公分)推估像東日本大地震這樣規模9的大地震，大概每700年發生一次，他稱這樣的超長的大地震周期為疊加循環(superimposed cycle)。

關西地區最大的海嘯噩夢-南海海槽

從震度機率圖可以看到南海海槽附近的地區最高，這也是311海嘯之前日本學者們最擔心的地區。早在上世紀70年代，當時是京都大學助理教授的安藤雅孝 (Masataka Ando) 博士整理歷史大地震時，發現南海海槽每100~250年(平均176年)就會有週期性的大地震發生，最近的一次是1944年昭和東南海地震與1946年昭和南海地震。前篇中提到的東京帝國大學今村明恆副教授也曾對1944年的昭和東南海地震做出跟1923年關東大地震一樣的預警。

整個南海海槽所引發的地震大部分是西邊的南海地震與東邊的東海地震組成。通常是東海先發生大地震，之後的幾年之內就發生南海大地震。但是也有例外，像1854年12月23日的安政東海地震，相隔一天就發生安政南海地震，之後的一年還發生了位在東京附近的安政江戶地震。此外，也有整個南海海槽的斷層系統一起動的案例：1707年寶永地震(估計規模8.6，最大海嘯浪高紀錄25.7公尺)。所以就算已經有比較穩定的地震週期的南海大地震，每個地震還是有一些不太一樣的地方。這對科學家來說，就增加了地震預測的困難程度。

但是，如果是地震災害預警方面就不同了，像神戶市人與防災未來中心的展品就是以最大規模的地震災害程度來提醒民眾進行準備。可惜的是並不是每個地方都有像南海海槽這麼完整的地震紀錄與這麼規律的地震活動週期。所以，像東日本大地震這樣接近千年一次的大地震，全世界也只是幾個案例可以進行研究。只能說我們不知道的事情還很多，所以在資料不充分的的情況下，大部分學者並不會進行地震預測這一件事。

在日本地震調查研究推進本部(簡稱：地震本部)的近千頁的報告之中，唯一看起來像是地震預測的部分就是下一次的南海大地震時間。利用四國地區最接近南海海槽的室津港來進行預估。最近三次的大地震都造成室津港的水位抬升，雖然抬升量因為地震規模大小有所不同，但是抬升量與時間有穩定的線性關係，所以預估在公元2040年之前南海海槽可能至少會有一個規模7~8的大地震。

南海海槽最大的地震-1707年寶永地震

在動畫「鈴芽之旅」中，女主角鈴芽在搭乘新幹線往返時兩次都因睡著而錯過的富士山，其實也跟南海大地震很有關係。前段提到的寶永地震(1707年)，在地震之後49天富士山就火山噴發，這次的事件被稱為寶永大噴發。在東日本大地震後，富士山可能再次噴發的議題又被新聞炒熱。但就科學觀點來看，其實是一個假議題。

攤開日本的地質圖來看，富士山其實是位在3個板塊的交界點附近(歐亞板塊、菲律賓海板塊與北美板塊)。在構造上與富士山相關的是南海海槽與相模海槽，而非引發東日本大地震的日本海溝。從富士山17次的歷史噴發紀錄來看，平均120年左右會噴發一次。其中有5次與南海地震(南海海槽)或是關東大地震(相模海槽)相符。

寶永大噴發之後，在富士山東南斜面新造成了一個寄生火山-寶永山。噴發過程中炸出這麼大的一個坑洞，就可知當時噴發的情況有多嚴重。這是江戶時代富士山唯一的大規模噴發，與平安時代的延曆大噴發(公元800年至802年)、貞觀大噴發(公元864~866年)合稱為日本歷史上富士山三大噴發。寶永大噴發為期兩周的間斷性噴發過程，噴發的火山灰甚至飄到100公里之外的東京(當時的江戶)

臺灣會發生海嘯或是火山噴發嗎?

其實在2011年311海嘯之後，臺灣學者也積極投入相關的研究。在臺灣短短400年的歷史紀錄中，可能是海嘯的記錄大概有6次(1661年、1721年、1781年、1792年、1866年與1867年)，其中最確定的是1867年的基隆海嘯，甚至被當時在北部行醫傳教的馬偕醫生寫到他的日記裡。近年在和平島為了挖掘聖薩爾瓦多城的遺址，意外發現疑似基隆海嘯的沉積層。另外，2023年2月份的臺北地震(規模3.1)也讓「大屯火山是不是會噴發?」再次浮上檯面。雖然中央研究院林正洪博士的研究團隊已經證實台北市底下確實有一個岩漿庫，但是臺灣並不像日本有這麼長的歷史資料可以佐證。簡單來說，科學家需要更多資料並投入更多研究才能回答這些問題。