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2016 年 9 月莫蘭蒂颱風橫掃台灣南部，甚至將屏東佳樂水風景區多顆以「噸」計的巨石都搬上了岸。這讓人不禁懷疑：
「既然颱風有這種力量，會不會地質學家口中的海嘯石，未必是真的海嘯石？」
雖然我不是海嘯系的，但身為一個地科科普作者，不免俗的發揮鍵盤科南的精神，請教台大地質系「表面功夫實驗室」的掌門徐澔德副教授，解答疑惑，寫成一篇認真專業文。
至於為什麼會叫「表面工夫實驗室」呢？顧名思義，徐澔德副教授的主要研究領域就是地表地形與地質作用的相關研究，雖是研究「表面」，卻是「深入了解」。或許大家還有點「下雨地震說」的印象，當時這個地表的侵蝕作用與地震的相關研究曾被拿來「救援」，也是此研究團隊的重要成果。所以，千萬可別輕忽「表面工夫」可以見微知著的威力啊！
表面功夫實驗室。雖然有個啤酒旗，但在此必須強調，也是有不愛喝酒的地質學家（咦？）圖／作者提供
沒事幹嘛研究海嘯石？這很重要嗎？
海嘯石是地質學家用來研究古海嘯的證據之一，但要是沒經過「專業鑑定」，真的很難斷定海邊的巨石就是海嘯石啊！就像是你在空中看到不明光點時，如果直接說：「啊！那一定是外星人的飛船！」，那可不是科學，而是唬爛不打草稿的「神邏輯」。就算排除各種人工飛行物的可能性，它充其量也只能被當作「不明飛行物」，同樣的邏輯運用到海嘯石上，我們首要的任務就是要「排除各種可能性」。
回到正題，今年拜訪臺灣的幾個大颱風，留下了不少破紀錄的風速紀錄，但它有辦法做到和海嘯一樣帶動大石頭的效果嗎？讓我繼續看下去……
為什麼會有「海嘯石」？有沒有實際觀察例子？
海嘯石=海嘯從海底帶上來的石頭，在大海嘯過後，難免會有些東西從海中被打上來。雖然海嘯石不常見，但或許在颱風爆多的臺灣經常看到，每當颱風過後，海邊總會出現一些珊瑚礁岩……既然颱風會帶些石頭上岸，就更不用說海嘯了，光是這世紀數一數二的日本 311 海嘯，就打上了不少海嘯石。
311 東日本大地震後發現的海嘯石，距離當地河口海岸處約 600 公尺遠。圖／由台大地質系特聘講座教授太田陽子提供
不過利用海嘯石來研究「古海嘯」，那又是另一層意義了。要是我們已經直接「看」到海嘯打上岸的樣子，自然就不需要海嘯石來間接告訴我們海嘯多大，。只是，我們現在討論的那些古海嘯缺乏目擊證人，只留下海嘯石這間接證據，要想了解古海嘯有多囂張，我們就要懂得推理。反而是地質學家該利用這些近期發生的海嘯，以及它們帶起的海嘯石，試著來了解「多大的海嘯能帶起多大的石頭」。講白了海嘯石在此，就是利用「現今」來「鑑古」的研究素材。
位於沖繩宮古島的東平安名岬的海嘯石遺跡。圖／徐澔德副教授提供
不過說起來容易做起來難，即使發現海嘯石的地方過去有海嘯紀錄，兩者卻未必對得的起來。舉個例來說，1771 年琉球八重山地震造成宮古、石垣等地小受大海嘯侵襲，而現今在宮古島的東平安名岬、佐和田之濱等地也有過去的海嘯石。但實際研究卻發現，真要找到海嘯石所對應的古海嘯，定年的結果並不易支持，有許多岩石年齡遠比 200 多年還老得多，也可能是更早的海嘯帶來的（參見維基百科「津波石」）。畢竟缺乏「歷史本文」，我們需要整理的資訊就相對的片段不完全。
位於宮古下地島的海嘯石（不一定是 1771 年海嘯帶來的），與前方 1771 年海嘯紀錄的「歷史本文」。圖／By Paipateroma – Own work, CC BY 3.0, wikimedia commons.
如果「沒有歷史本文」輔助怎辦呢？
以臺灣來說，我們一樣缺乏古海嘯的文獻紀錄，海嘯研究總是困難重重，但好在這些事都發生在地表，也會因走過而留下痕跡，這時就得靠地質人的「真．表面功夫！」來研究這些事。
功夫一：有效率的找石頭
先簡單聊一下找石頭的方法，拜科技所賜，現在地質學家不再需要為了找石頭，一步一腳印踏遍全台灣，因為可以當海嘯石的石頭通常很大，高解析的衛星或空拍就能拍到了！畢竟「要找就要找最有可能的」，那些等級還沒練到的海嘯石就先不管。（但不用勞煩各位去 Google Earth上找了，因為研究團隊都找完一輪了，結論是可能會是海嘯石的東西，在台灣真的很少！）
功夫二：人工過濾石頭系統
這其實是最重要的一件事，我們都知道海嘯能帶起很大的東西，尺寸要夠大、形狀要「夠不圓」，這樣石頭才能過這關。
用尺寸大小來篩選的用意，就是分辨是颱風帶來的石頭還是海嘯帶來的（Goto, et al. 2010）。海浪雖然也能很大，但 10 公尺高的海浪 vs 10 公尺高的海嘯，完全是 D 級怪和 S 級怪的差距。海浪波長了不起數公尺，但海嘯的波長是數百公尺到公里級，從水體的體積來看，差了有 100 倍！能舉起 100 倍的海水，能量非同小可，故海嘯能舉起的石頭應該遠遠大於颱風風浪能舉起的石頭。至於颱風另一個因素「暴潮」或者是颱風來時正好初一、十五大潮的情況，在機制上仍與海嘯有差；畢竟暴潮或潮汐引發海面上升速度是以數小時來計，而海嘯在數秒至數分鐘就能使海水升到最高點。
海嘯與海浪的差異。圖／作者提供。
以今年的莫蘭蒂颱風為例，它算是近年來風速最強的颱風，在屏東佳樂水掀起了巨石，但我們循著記者們幫我們找的照片來看，最大的尺寸好像不到 1 立方公尺（最大邊長不到 1 公尺）啊！一般海嘯石會先過濾掉粒徑（長軸長）大致小於 2 公尺的岩石，甚至會拿更大的來當作典型海嘯石，動輒數 10 立方公尺以上。別小看這數字差異，1 立方公尺約莫 3 噸，到了 10 立方公尺就有 30 噸。如果一顆巨石達數十噸至上百噸，那颱風能長距離搬動巨石的可能性就大輻降低了。
海嘯與海浪搬運能力的差異。圖／作者提供。
莫蘭蒂颱風過境後，於小琉所攝，可見「中部粽」消波塊被大浪擊落。圖／鍾令和博士提供。
至於形狀，則是另一個「以防萬一」的參數。試想如果風浪很大，大到都能推動「中部粽」了（莫蘭蒂在小琉球的傑作），那麼要巨大的石頭推一把也不無可能，假如石頭又是圓形或柱形這種好滾動的形狀，經過多次大型颱風的推動……哎呀這可就業障重分不清楚真假了！
但如果大石頭是「扁橢球」的形狀，反能較能排除這樣的可能性，畢竟要讓這種形狀的巨石搬動，比較有可能的機制是海水整個把它「抬」起來往岸上「放」的型式。
上圖為巨石的不同形狀分類，越不容易滾動（扁橢球形），合理解釋為海嘯石的可能性就越高。圖／作者提供。
功夫三：真相只有一個，巨石的「不在場證明」！
好啦！第三個就是更進階版的地質訓練了，地質系念這麼久都是在學這些啊！這時我們要找的就是巨石的「不在場證明」，這裡指的是要先證明巨石是別處來的，才比較有可能是海嘯石。
首先從辦認石頭開始，如果是砂岩，那我們就把它擱一旁先不考慮，畢竟砂岩可是台灣沿岸最常見的岩石之一，而且也很難保它有可能是從鄰近的山上滾下來的……（前幾年基隆才發生一次巨石崩落啊！）。
但如果是「珊瑚礁岩」，那整個不在場證明的強度就提高了。因為礁岩多半是在某個海水深度才會開始形成的產物，如果要在陸地上見到礁岩，除了抬升作用外，就只剩風暴岩或海嘯石了！所以在海嘯石的案發現場，我們要先看看周遭有沒有含珊瑚礁岩層的高位海階（就是位置比海嘯石高的地方）。要是有的話，拍謝！那顆巨石的不在場證明又沒了，因為就和前面那張「中部粽」的照片一樣，無法排除從旁邊掉下來的可能性。總而言之，就是要排除它是被板塊運動、地殼抬升等作用先離開海面才被侵蝕的因素。
考量各種可能性來判定是否為海嘯石的方法。圖／作者提供。
證明可能是海嘯石，然後呢？
其實經過上述歷程層層篩選，還是沒有辦法 100% 說明某個巨石是海嘯石，因為唯有親眼見過，才是真的~~~~
然而這樣的篩選卻能夠將可能性大幅提高，以目前可觀察的自然的機制來說，除非有比莫蘭蒂的風浪再大上數十倍的超級颱風（可能目前也沒看過），不然要達到舉起上百噸的巨石，好像目前也只剩海嘯這個可能性比較大（起碼看過幾次了），這也是比較合乎科學邏輯的推論。
2012 年天秤颱風在蘭嶼捲上岸的巨石，相對海嘯石而言小了許多。圖／徐澔德副教授提供。
用再白話一點的說法是，科學家才不會說「這就是海嘯石」，而會說「這很有可能是海嘯石」。但即使如此，可信度仍是很高的，只是我們需要有幾分證據說幾分話。
照理說故事應該到此就可以 End，至少我們清楚論述了海嘯和颱風對於帶動巨石的可能性，還有科學家利用哪些原則來落實海嘯石研究。只是，難道你不會好奇，「台灣有沒有海嘯」嗎？都教了怎麼煮菜，不如就把它煮好來吃了吧！
台灣的海嘯石在哪？最近的一次海嘯發生在何時？
回到正題，以目前台灣的研究來說，有上述研究方式並加上科學期刊「認證」的海嘯石位於兩處：分別在屏東的九棚沿海以及蘭嶼北岸。
台灣和日本的地質學者在九棚沿海一共發現了三顆海嘯石（Matta et al. 2013），由於定年的結果顯示它的年代與下方的低位珊瑚礁海階接近，所以研究團隊的想法是，這三顆海嘯石可能是下方的珊瑚礁海階被破壞後，隨海嘯往岸側帶（不過不一定是海嘯破壞的，也有可能是長期侵蝕斷裂掉入海底，之後才隨海嘯帶上來）。而以這個故事來看，如果真有海嘯，其確切的發生時間，仍然不得而知。
位於屏東九棚的海嘯石。圖／徐澔德副教授提供。
至於蘭嶼北岸的故事（Ota et al. 2015），就相對更精彩了！台灣本島因為地質與地形因素，所以很多時候一些海嘯石就先被前述地質學家的「功夫」給排除了，但在相對好判斷的蘭嶼，一下子就找到了 14 顆疑似海嘯石的巨石。理所當然的是要拿來定年一下。
蘭嶼北岸的海嘯石。圖／Ota et al. 2015
蘭嶼這邊和九棚的碳 14 定年結果不太一樣，有差不多年代的（約 5 千年前上下）、有更老一點的（7 千年前上下），也有較晚的（距今 500 年前或更近的時間）的石頭。當然，實際上定出珊瑚礁岩的年代和海嘯發生的時間是兩回事，所以即使有這些資訊也還不足以確認海嘯年代。不過值得一提的是這邊幾個礁岩都經過更進一步的鈾釷定年法測定（沈川洲，2015），其結果發現，比較老的石頭還是很老，但較年輕的那些石頭（500~600 年以內的），其重定後的年代約莫為 150 ~200 多年前左右，如果要對應到現有的海嘯紀錄，似乎可以對應到先前提到的 1771 年八重山地震引發的海嘯，只是當初的海嘯波到了蘭嶼還有沒有能力帶起海嘯石，又是另一個值得討論的事。
這樣的結果告訴我們「蘭嶼曾被海嘯侵襲過的機會很大，且最近一次事件有可能距今不到 200 年！」雖然看起來還有一堆細節無法確定，但或許這也暗示我們未來仍不能輕忽海嘯的威脅！
參考資料與文獻
- 加藤祐三，八重山地震津波 (1771) の遡上高 地震 第2輯，1987。 Vol.40, No.3 P377-381
- 沈川洲，搭乘鈾釷時光機 重返遠古世界，2015，科學人雜誌157期，遠流出版社。
- Goto, K., Miyagi, K., Kawamata, H., Imamura, F., 2010. Discrimination of boulders deposited by tsunamis and storm waves at Ishigaki Island, Japan. Marine Geology, 269, 34-45.
- Matta, N., Y. Ota, W. S. Chen, Y. Nishikawa, M. Ando, and L. H. Chung, 2013. Finding of probable tsunami boulders on Jiupeng coast in southeastern Taiwan. Terr. Atmos. Ocean., 24, 159-163.
- Ota, Y., Shyu, J.B.H., Wang, C.-C., Lee, H.-C., Chung, L.-H., Shen, C.-C., 2015. Coral boulders along the coast of the Lanyu Island, offshore southeastern Taiwan, as potential paleotsunami records. J. Asian Earth, 114, Part 3, 588-600.
- 維基百科：津波石(日文) 條目
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