圖文：中央氣象署

臺灣東部今年地震頻傳，是因板塊碰撞、擠壓等情形，發生震源深度位於 0 ~ 70 km 間的極淺層和淺層地震。而今天，我們要來談更有「深度」的地震話題。

🌏 謎一般的深層地震

地震依照震源深度大致分為：
極淺層地震（very shallow earthquakes）：深度 0 ~ 30 公里
淺層地震（shallow earthquakes）：深度 30 ~ 70 公里
中層地震（intermediate earthquakes）：深度 70 ~ 300 公里
深層地震（deep earthquakes）：深度 300 ~ 700 公里

深層地震 指的是發生在地函幾百公里深處的地震，以下舉幾個例子來：

1994 年，玻利維亞地震，震源深度為 638 公里，地震規模為 8.3。
2013 年，俄羅斯鄂霍次克海地震，震源深度為 609 公里，地震規模為 8.3。
2015 年，日本小笠原群島地震，震源深度為 681 公里，地震規模為 7.9。

地震通常伴由斷層的錯動產生，但是地函在巨大的壓力下，不容易發生。加上實驗室的環境難以模擬地球地函深處的環境，深層地震的成因對科學家來說一直是個謎團。

🌏 什麼？！有人在地函偷偷變身！

2022 年，一組來自日本愛媛大學的研究團隊在《Nature Communications》期刊上發表的論文提出了初步的答案。他們並使用特殊的設備（註 1）觀測地函中的主要礦物——橄欖石。他們發現樣品出現斷裂的情況，並藉由對樣本的分析，發現斷層裂隙是由「老」橄欖石相變（註 2）後長出的幾十奈米超細晶粒的「新」橄欖石和瓦茲利石（註 3）所引起的。這些相變後的晶粒成為潤滑劑，使岩體快速滑動，因而產生深層地震。

深層地震偶爾會帶來嚴重災害，儘管研究不易，仍需要持續探索。這個研究是認識深層地震重要的一步，也幫助我們了解地球深處的祕密。


註 1：大體積（large-volume）應變（deformation）儀器，結合同步 X 射線（synchrotron X-ray）觀測。
註 2：相變（phase transformation）指的是礦物或物質的結構因為不同的環境條件而發生改變的現象，如日常生活中常見的冰熔化成水。
註 3：瓦茲利石（Wadsleyite）為橄欖石在溫度約 1100 ~ 1160 k、壓力約 13 GPa 時的相變產物。


延伸閱讀：
Tomohiro Ohuchi et al. (2022) In situ X-ray and acoustic observations of deep seismic faulting upon phase transitions in olivine. Nature Communications.
https://doi.org/10.1038/s41467-022-32923-8
震源、震央，傻傻分不清！- 中央氣象署數位科普網
https://edu.cwa.gov.tw/PopularScience/index.php/earthquake/149
地球的內部構造為何? – 中央氣象署地震測報中心
https://scweb.cwa.gov.tw/zh-TW/Guidance/FAQdetail/2