Mahoshojo
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[次生灾害]馬尼拉海溝的地震海嘯風險-隱藏在西沙群島中的秘密

楼主#
更多 发布于:2014-05-18 01:45


南海風雲起,主權爭議復難平;危機起海底,且聽鳥糞說分明


       最近越南的一些動亂新聞源自於南海鑽油的問題,在台灣這裡可以說是炒得沸沸揚揚,因為台商中也有不少受害。然而也因這個機會讓我想起了以前看過的一些南海地震海嘯的議題,稍微整理一下與大家分享,希望大家在關注海面上的爭執之餘也別忘了留意海面下的動靜,不知道這種純分享整理的文章能不能發這,如果不能還請板主移動一下或刪除(希望別刪阿@@),樓下正文開始~
[Mahoshojo于2014-05-18 01:54编辑了帖子]
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1楼#
发布于:2014-05-18 01:51
  最近有一部电影在描写一只沉睡於海底的巨兽如何在种种机缘下被唤醒,出现在人类世界造成破坏(台灣這裡已經上映了,不知對岸上映了沒),使得电影於人类的惊惶失措中再度提醒了我们从不是这个世界的主宰,电影中写实的画面情节一次次告诉我们,海底总有些蠢蠢欲动的巨大力量在等待,虽然不一定会以只怪兽的型态般出现,但现实的表现手法同样不亚於怪兽横行咆啸带来的恐惧与震撼。

没错,就是海啸。

       台湾及菲律宾宛如闸门一般分隔了南海与太平洋,位於太平洋畔的一侧常常面对着强大的台风以及偶发的但规模巨大的海啸,然而拜地质运动所赐东侧的海岸陡峭不利於海啸波放大,是以在历史上除了1867年可能由於近海的海底火山或山崩造成的基隆海啸以外,不管是1771年的与那国岛事件,到最近100年中的智利9.5超强震以及311日本震灾产生的巨大海啸,东岸皆安然度过。太平洋是如此的名不符实,然而真正对台湾有影响的似乎只剩下台风而已,有人或许会问"不平静的太平洋对台湾的影响尚且如此,西南方在历史上"看似"更加平静的南中国海一定更加安稳吧?"。

事实上南海从来都不是一个平静的地方,政治上如此,自然界亦然。

宜人的热带气候丶相对较少较弱的台风丶罕见的地震丶准封闭的造型为她的真实面貌蒙上了一层平静的假面纱。

       福兮祸所倚,一件事物造成的影响常常不只单一面向,而是双面刃的。地质活动看似造就了台湾东岸对於海啸的天然屏障;然而拜同样的地质活动所赐,在为台湾东岸创造出不利海啸波放大的地形的同时,位於台湾西南部的南海边缘海底,同样的力量造就了目前世界上最有可能发生大海啸的高风险区域:马尼拉海沟。咫尺天涯,我们面对海啸的威胁彷佛很远,却似乎也很近,东西短短数百公里的距离就成为平静与危险的交界,而造就如此局面的力量却也是源自同一股,自然界造物之相往往就是如此神奇。


图片:5.jpg

(上圖為南海及台灣周邊海底地形圖及下圖的馬尼拉海溝示意圖,可以看到在台灣東側及西側由於地質運動造就了截然不同的海底地貌,來源:黃與陳(2006)http://tinyurl.com/puz99ep)

然而再如何神奇奥妙的设计都无法掩饰隐藏在其背後的杀机。

       根据研究,台湾西南这条马尼拉海沟的错动分量(编按:海沟中每年由海洋向陆地板块隐没垂直距离,或是地震时断层OR海沟中板块交界处的垂直位移量,本文马尼拉海沟部分系指前者)每年约8.7公分,看似很小,但已足以让美国地质调查所(USGS)列为海啸高风险区。原因就在於地震及伴随之海啸两者规模所仰赖的能量大小取决於地震发生时的断层垂直错动量,海沟型地震及其伴随之海啸成因可以看看这段影片:(https://www.youtube.com/watch?v=qQ9Mw_rtDng),对於错动量累積大小(D)及海啸関係浅白如下介绍:

图片:7.jpg



      台湾西南这只沉睡的哥吉拉究竟会不会苏醒?何时苏醒?苏醒的规模?对南海周边影响?都是地质学上一项令人担忧的话题,大约在南亚海啸以後,台湾的学者就已经有人对於马尼拉海沟的活动对台影响进行研究并提出警告,主要依据可以参考包含成大水文所教授吴祚任在内等学者的研究:http://tinyurl.com/qfe647q,该文章主要利用模式模拟马尼拉海沟大规模错动之下将有机会引发超过10公尺的海啸影响南海周边区域。而在2011年311海啸发生之後,吴教授更再度对於马尼拉海沟提出了警告,这次的内容提及了海啸对台湾的影响以及马尼拉海沟的历史推测,节录部分文章如下:(原文(繁):http://tsunami.ihs.ncu.edu.tw/tsunami/2011Japan.htm)

"....GPS量测结果,每年板块约以8.7公分错动,属活跃断层。加上从1560年代菲律宾有文字记录以来,竟无大地震之记录,甚至近年之监测亦无规模8以上之地震发生。这与南亚大海啸或是福岛大海啸很像,地壳下的能量不断在蓄积,非常危险。根据地震重现期分析,马尼拉海沟发生规模8.5的地震,其重现期为205年,而规模9.0则为667年。由以上的数据可发现,去掉过去440年的人类记录历史,面前只剩两百多年的时间来发生规模9.0的超级地震*,而规模8.5的大地震早该却尚未发生。需注意,这仅是人类记录的部分,对於440年以前是否有发生大地震则不得而知。更甚者,地震规模又与板块错动量有关。前述提到该区域以每年8.7公分错动,若乘上440年,则错动量已高达38公尺。南亚海啸之错动量为20公尺,而历史上排名第一的1960年之规模9.5智利海啸,其错动量为40公尺。由以上数据可知,马尼拉海沟已蕴藏相当可观之能量,未来可能爆发大地震。...."

        整理上述研究中對於馬尼拉海溝的海嘯模擬影響以及推估最大錯動量區域(最有可能發生海嘯之處)圖如下:

图片:2.jpg


图片:3.jpg


(上圖為海嘯高度模擬結果,下圖為模擬海嘯影響主要區域(中國廣東沿海及呂宋西部))

图片:1.jpg


(測量得馬尼拉海溝垂直錯動累積量分布,可見最有可能發生海嘯及錯動量最大區域在呂宋西北近海處)

       这篇文章中总结了对於马尼拉海沟引发海啸的风险研究,然而有一个谜样的地方很令人玩味,就是活动周期以现有的文史资讯来看竟然久远到无法推估

       在地质圈以及大气圈,用来推估上古时代地质或气候的变化多半源自於一些"可以长时间连续存在不易在短时间内大幅变动"的自然资源中找寻,例如树木的年轮变化以及冰层中的冰芯钻探可以用来得知古时的气候变化,例如温度,同样类似的概念也可以用在海啸纪录的追踪上面,也就是地层中沉积物样本的钻探。在最近的研究中对於马尼拉海沟的错动周期之可能推估,在南海的地质钻探样本透露出了一些令人不安的讯息。

答案很可能就藏在西沙群岛的鸟粪层当中。

       南海诸岛向来就以大量的鸟粪层着称,是优良的肥料成分,这也是南海除了油气资源以外另一种珍贵的天然资源,长久深厚的鸟粪除了提供制造肥料用以外,其长期累积的特性对於短时间地质变化中留下的痕迹也有着很好的纪录作用,最近在中国科学技术大学孙立广教授研究团队的研究中发现了西沙群岛上的鸟粪层成分变化可能隐藏了古海啸的纪录,这篇研究有发表在Nature的scientific report杂志上,附上原文出处参考:http://www.nature.com/srep/2013/130411/srep01655/pdf/srep01655.pdf

       研究的内容主要是说該團隊在西沙東島西南一個約於1300年前形成的潟湖附近鑽探得鳥糞沉積物樣本,發現大约在西元1000年前後的该层鸟粪层纪录中呈现中断的讯号,原本该是鸟粪的成分中不仅鸟粪不见了,一些有机物例如植物种子也缺乏,取代的是一层厚约10cm的海底珊瑚沙并夹杂浮游生物碎片,这层沉积物主要发现在西沙岛最东端之东岛的西南侧,而在该岛的东北部则找到了一些大珊瑚块以及砗磲碎片,兩種沉積物在地層中之分布以及型態如下圖。一般而言这类大型沉积物原先均位於大陆棚海床,台风的风暴潮无法将其带到陆地上,且这些砗磲碎片的年代鉴定分析大约也在1000年左右,和西南方的鸟粪层中异常分布讯号时间相吻合。透过砗磲等大型物体必须仰赖强烈的海水搬移作用来看,西沙东岛西南侧之鸟粪层内异常讯号很有可能也是海啸造成的。以下也附上該研究中西沙岛上该沉积物讯号分布区域示意图,可以发现在群岛东侧东岛为主要沉积物发现地,如果海啸源自巴士海峡西端的马尼拉海沟,在方向上也可说相当吻合:

图片:8.jpg



(上圖為兩組樣本中的沉積物分布,鳥糞層中斷訊號年代區間以紅框框年代區隔並顯示時間誤差,三種沉積物分別為:1:潟湖形成前的海岸地形中的珊瑚貝類碎塊。2:潟湖形成後的封閉區域開始累積的有機生質如植物成分以及鳥糞層。3:來自海底的珊瑚沙等無機物。左下圖為沉積物中的總生質含量(TOA, 紫線)植物種子(綠線)淡水介形蟲殼(藍線)。右下圖是在東島東北處的大型硨磲沉積物。)

(上圖為研究中的西沙東島沉積物異常訊號出現區域,左下為東島地形,東北部是發現大型硨磲與珊瑚塊地點,西南側是鳥糞層中珊瑚砂訊號分布區)

       之所以认为该次事件与海啸有关,还有来自於宋史的记载:"熙宁九年十月,海阳丶潮阳二县海潮溢,坏庐舍;溺居民",这段时间大约在1076年左右,地点位於广东汕头潮州一带。地质时间上来看相当吻合,同时没有关於风暴地震的记载,而且风暴潮的形式应该是大浪狂风且限於沿岸,文中所见"海潮溢"跟海啸上陆型态非常相似,都是属於大面积的海水持续涌入

       现在看来西沙群岛上的鸟粪层異常分布讯号很有可能是海啸造成的,关键在於如何与马尼拉海沟错动周期作连结,从史料记载来看从西元1000年左右至1600年南海似无宋史事件般的海啸记载,西沙鸟粪层的研究也透露出在1000年内似乎也只有该次沉积物讯号异常事件,然而光靠这样似乎仍不足以连结马尼拉海沟与西沙宋史事件关系,所以以下是一些相关资料文献记载补充及个人推测:

台风说:

       宋史事件记载当时无风无雨所以基本上可以排除风暴作用,而即使是远方发生的长浪也没有将房舍淹没之能力,更别说把砗磲抛到岸上,长浪是表层而且随距离能量递减的,同时南海不论大气环境或是大小范围水温等都无法支持海燕级的台风发展,即使就算是海燕级的风暴也没有将海底百公斤砗磲搬上岸,台风作用顶多是表层十公尺内的海水。

台风,out。

远地海啸说:

       我想最让人质疑该次沉积物事件与马尼拉海沟之间关连性者就是可能会有人以为该次事件乃是远地大规模海啸所引发,比如智利海啸与311事件都可以引起跨太平洋的大规模海啸事件,然而南海是相对封闭的,西有中南半岛,南有婆罗洲印尼群岛,北为亚洲大陆,东和东北分别有菲律宾台湾,离太平洋最近的直接出口巴士海峡有巴布烟群岛以及一些海底山脊,等於根本就是准封闭状态,因此历史上其他事件不谈,光看近的311和智利海啸,南海内都是几乎安然无恙的,海啸传入此地早已只剩下不到一公尺的波高,几乎人畜无害。

       事实上在新加坡科学家之实验景片也刚好显示了海啸波一旦发生在南海内部也不太容易外传,外传也传得很慢,所以对於南海而言,远来的海啸进不来,里面的海啸也出不去,截圖如下

图片:6.jpg


(可以看到在模擬海嘯發生後20小時海嘯波仍主要集中在南海海盆內,外傳幅度小)

(原影片網址:https://www.youtube.com/watch?v=lsQNi0onewk)

远地海啸,out。

近地海啸说:

       其实广义的近地海啸说包含了海底断层,火山,海底山体滑坡,马尼拉海沟,这里要讨论的是马尼拉海沟的可能性,所以先将马尼拉海沟剃除,看看该沉积物以及宋史事件与海底断层火山及山崩关联:

       有关南海海底火山的活动,基本上在百万年前於广东海南岛一带是一个巨大的火山链,在香港一带近年更发现了超级火山的遗迹,但这些地热活动早已是百万年前的事,故在近千年内的地质活动,基本上可以排除该区海底火山的影响。
    
       那麽海底断层呢,根据香港天文台的的研究,在中国东南沿岸及海底的断层主要为正断层并伴随走滑型地震,不容易引发海啸的先决条件:海床垂直位移,同时不论是研究评估还是历史记载都显示此区域地震规模有限,一般顶多规模7以上,多数在7以下,过去四百年以来也仅有1600和1918的南澳汕头地震与1994年台湾海峡地震,且这些地震均无伴随大规模海啸且破坏力亦有限,重现期也在300年以内(这已经很夸大了实际上应该更短更密集),因此由南海内由中国东南沿岸及台湾海峡地震引起之大规模海啸事件也难以成立,不论是历史记载或是科学评估皆然。

香港天文台的广东地震海啸研究报告:http://www.weather.gov.hk/publica/reprint/r641.pdf

       而且就算是海底断层或山体滑坡引发海啸沉积物及宋史事件,先不论规模难以企及,光是西沙岛的砗磲分布就可以说明并非中国近海或台湾海峡西侧的地震或海底山崩引发(上述区域主要为大陆棚不像琉球海沟附近没有明显的海底山脊,所以可以排除该处海底山崩),因为这样就不会出现砗磲集中在岛的东北侧,海啸只有可能是在东面而来且规模相当大。所以也可以基本排除由南海南部一带的地震海啸,事实上该处也少有地震属於较安定区域。

       那麽唯一的近地海啸源只剩下菲律宾本岛一带的海底地震以及马尼拉海沟,菲律宾有能力引发破坏性海啸的地方除了马尼拉海沟外,最有可能是在中部的薄荷岛一带,该区在20世纪有数次强震纪录,最大一次好像有到8.0,但无论如何,引发的海啸再大,总难过巴拉望岛这关,因此菲律宾中部群岛引发南海大规模海啸也基本可排除。前述香港天文台报告中所提及菲律宾西部沿海一带的海底地震也不甚密集,规模有限引发的海啸规模也小局限於沿岸且重现周期也仅在百年左右,因此基本上来自菲律宾非马尼拉海沟的大规模地震海啸也可排除。然而上述地震也是有可能引发海底山崩的,这种方式引发之海啸跟地震规模基本无关,1867年基隆海啸事件很可能就是如此产生。

图片:4.jpg


(香港天文台統計17世紀以來南海台灣及菲律賓強震分布,褐色框框為前述吳教授等人研究中認為最有可能發生大地震之區域,可以看處沿馬尼拉海溝一帶的強震數相當少。)

附带菲律宾十七世纪以来的海啸史简介(从665页开始):
http://journals.tdl.org/icce/index.php/icce/article/viewFile/3464/3144

近地海啸(不含马尼拉海沟与海沟附近海底山崩),out。

陨石说:

      "xx年x月x日,天有异相....."这些事可以在古书内见到关於天文奇景的记载,在1076年宋史事件没有记载,也可能是天体轨迹并未经过人口稠密之处,而不管如何,陨石坠落引发之事件可不只是大规模海啸,其引发的大规模质量自地表海洋抛射到大气形成之悬浮微粒是会对气候产生变化的,在西元1000年左右,全球平均温度大致上处於高峰,是为中世纪暖期,因此可以排除大型陨石的影响(事实上这千年内要是真有足以让全球气候改变的陨石撞击,我们现在恐怕很难在这里上网发文......),那麽小型陨石呢,这就有可能了,问题是在於小是到多小,陨石的体积以及在进入大气候的变化及撞击後之影响,可以参考这段维基百科介绍:

       ".....直径5到10公尺的小行星平均一年进入地球大气层一次,释放能量约15000吨黄色炸药当量,相当於在广岛爆.炸的小男孩原子弹。这些侵入的物体一般会在中间层爆.炸,且大部份会被气化[3]。直径约50公尺的小行星平均一千年撞击地球一次,产生的爆.炸相当於1908年通古斯大爆.炸的能量[4]。......"

      10公尺以内的天体往往在大气层中就被燃烧,例如去年的俄罗斯事件,掉到地面大概只剩不到一公尺,而一旦10~50公尺的天体撞击那能量就是大幅攀升到可达通古斯大爆.炸事件,该事件虽未在地面上发现陨石碎片,但其影响足以让方圆650公里内的玻璃震破,要是直接撞击地面威力恐怕更大。

      总之,天体撞击海面影响是有可能的,但那必须是够大不会被烧掉的陨石,但既想引起大规模海啸,前述已经提到南海具有封闭性,故只能在南海内部发生撞击(彗星撞地球那种全球等级的不算喔),且必须位於西沙东部台湾海峡至巴士海峡一带南海(原因如上文所述),但又不能引起爆.炸巨响闪光蕈状云以及强烈冲击波,完全无人注意,(当时中国沿岸有人区域离上述可能撞击位置不过4~500公里,举个例子,二次大战末期的日本大和号战舰在被美.军飞机击沉爆.炸时其爆烟蕈状云在200公里外的鹿儿岛都能看到(by wiki),那更不用说是威力更大足以引发海啸的陨石撞击事件,也许不一定看的到烟云,但撞击巨响或爆.炸闪光总该要有,火山爆发的声响传到千公里外者也是有的(印尼喀拉喀托火山)),怎麽看都觉得很难。

       太小会被烧掉,太大就世界末日,介於这两者之间威力者又很难不让人察觉,基本上要刚好落在上述位置引起南海大规模海啸又不让人察觉的陨石撞击应该很难存在,当然魔法少女我不是天文学家这只是我的推测,但总觉得陨石说很牵强。要一切大小条件都刚好才能做到不被人察觉没有後续影响下只有纯海啸,这已经很困难了,何况数十公尺级的陨石撞击事件机率也约1000年一次,周期上看似吻合但这只是机率概念并不等於实际1000年就一定会发生一次而且还要刚好撞在那.....

考虑到机率及条件问题,陨石说,out。
 
       最後总结一下,胜出者只有马尼拉海沟大规模错动以及沿海沟附近的海底山崩活动两者出线,现在像是冠亚军之战了。先将两者分开来看。

       若以近代四百年来菲律宾海啸史与伴随之海底地震如果只是断层引发而无海底山崩那规模必然不大,沿岸观测事实也证明此点,故考量过去四百年来的地震活动与海啸事件,单独由吕宋西部近海地震引发大规模海底山崩进而产生南海大海啸的机率似乎不大(但不能说没有,毕竟是一千年前的事,时间拉长变异成分就大)。发生在马尼拉海沟无大规模错动的中小规模地震引发邻近海底山崩进而导致大海啸也是有可能的,例如北段的恒春海脊,该区在这十年中也有规模7地震之纪录,再往上千年类似此规模的地震应该也有,然而地震与引发海底山崩及大海啸之间关系不是绝对,因此这部分可能需要靠地质调查台湾西南部与南部的海啸沉积物是否存在而後再调各断层的活动周期等两者下去评估才有可能得知,总之海底山崩引发大海啸机率是有的,但多大未知

       最後回到马尼拉海沟本身,一但大规模错动发生,不论有无海底山崩其引发之海啸规模都是极大的,前文的实验中也没有看到将海底山崩纳入实验模拟,故考量西沙沉积物事件及宋史事件若只单独考虑马尼拉海沟大规模错动因素,其实海底山崩的影响占整起海啸的比例也许可以忽略,毕竟光是海床错动量就十分可观了,考量海底山崩在世界海啸史中占的比例甚小以及地震规模与山崩事件及规模间是非线性不成机率或比例的(其实用比例看有点不科学,但就机率来看确实与地震规模间关系无直接关联,故实际上难以研判西沙宋史事件与海底山崩间的关联,不确定因素太大),加上马尼拉海沟的高度活跃性+数值实验模拟海啸规模及型态+长期未错动+西沙与宋史事件具有时间上高度重叠性+地质调查显示千年内仅支持一次该类型事件+两者事件均由大规模海啸产生且学者研判海啸源在巴士海峡一带.....等诸多要素,私以为:

西沙及宋史事件的元凶,有高机率正是马尼拉海沟的大规模错动所致。
(当然不能排除海底山崩及陨石,但机率相比之下皆相当小或不确定因素很多)

       有了地质及史料的佐证,吴教授等人无从得知的马尼拉海沟大规模错动周期推测有了全新而更加令人担忧的理解可能:950-1000年以上,而实际不知多长(注意這裡只是從現有資料個人推測的可能沒有說絕對喔),南亚海啸(Mw 9.3)的重现其估计为600馀年,而千年的周期对於一条号称世界第一活跃海沟而言其能量之累积是甚麽概念,光是用想的就令人头皮发麻。
 
       南海的主权争议几近无解,然而以自然灾害的角度来看,埋藏在这些岛上的一些讯号如果能够抛开成见深入研究,对於周边国家都是有帮助的,但我想大概很难吧。

希望我的嘮叨不會對台港澳的各位造成心理負擔,純心得分享,由於我非地質專業人士出身,如有謬誤歡迎指正。
[Mahoshojo于2014-05-19 16:07编辑了帖子]
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Mahoshojo
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发布于:2014-05-19 16:02
原本都是字與連結好像太繁雜@@,重新整理了一下將重點圖編輯進去希望有助於理解
(@゜▽゜@)ノ~~Mahoshojo=まほ しょうじょ=魔法少女 滴說
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zzgb01
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发布于:2014-05-19 21:53
受教了,原来南海也有巨震危险
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hei
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发布于:2014-05-19 22:54
Mahoshojo锛氃径际亲峙c連結好像太繁雜@@,重新整理了一下將重點圖編輯進去希望有助於理解鍥炲埌鍘熷笘
說起來,廣東省好像曾經對此作了一個部門演習....就是推想9.0級
之前都有留意過這斷層,但到你寫出來才知道嚴重性
如果真的發生,九龍半島大概要全浸.....
大家無謂再欺騙自己地說出面一切正常,我想,大家是時候停一停,面對我們見到的現實。
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Mahoshojo
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发布于:2014-05-19 23:11
hei锛氄f起來,廣東省好像曾經對此作了一個部門演習....就是推想9.0級
之前都有留意過這斷層,但到你寫出來才知道嚴重性
如果真的發生,九龍半島大概要全浸.....
鍥炲埌鍘熷笘
台灣在311之後那陣子這類的警示文很多,尤其是蘋果日報還以頭版報導
也差不多就是在這時候許多民眾認識到台灣附近琉球跟馬尼拉海溝的威脅
我們這的風迷也有不少人留意這方面的訊息,有時還會特別討論這些區域的地震狀況

南海就這麼大,一旦發生大型地震海嘯周圍國家誰都跑不掉,是該好好關注一下
(不過不要過度恐慌就是了)
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阿克顿
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发布于:2014-05-20 10:33
8.7公分?

如果观测没问题,这个速度可是要逆天的
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发布于:2014-05-20 10:55
看这马尼拉海沟断裂带长度惊人呀

图片:040320 2.jpg


断裂带平直段:从台湾岛东北到吕宋岛南。差不多15个纬度,马尼拉海沟位于中部……
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Mitch
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9楼#
发布于:2014-05-20 14:58
阿克顿锛8.7公分?

如果观测没问题,这个速度可是要逆天的
鍥炲埌鍘熷笘
USGS最新的推想更逆天
95mm



图片:SCS.png

大家無謂再欺騙自己地說出面一切正常,我想,大家是時候停一停,面對我們見到的現實。
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