汤加Tongatapu岛30-40米悬崖顶部全球最大巨砾的发现：早期全新世海啸事件的关键证据与数值模拟研究

本研究首次报道了汤加Tongatapu岛南岸重达1180吨的悬崖顶部巨砾Maka Lahi，通过野外调查与CADMAS-SURF数值模拟，揭示其搬运需50米波高/90秒周期的极端波浪，U/Th测年表明其形成于6891 cal yr BP的滑坡型海啸事件。该成果为太平洋最早的全新世海啸记录，对理解区域海啸灾害周期性与海岸风险评估具有里程碑意义。

　　

在太平洋岛国汤加的Tongatapu岛上，高达30-40米的悬崖顶部静卧着一块名为Maka Lahi的巨型石灰岩砾石，其14×12×6.7米的庞大体量与1180吨的重量令人震撼。这块全球已知最大的悬崖顶部巨砾如何被搬运至海拔39米、距海岸线200米的内陆？这个谜题背后隐藏着早期人类未曾记录的超级海啸事件。长期以来，科学家们通过海岸巨砾研究极端波浪事件，但如此规模的悬崖顶部巨砾在全球范围内极为罕见，其形成机制与年代学证据对理解太平洋海啸灾害历史具有关键意义。

为解开这个地质谜题，国际研究团队综合运用野外测量、三维摄影扫描和CADMAS-SURF数值模拟等技术手段。通过测量巨砾的a/b/c轴并计算体积（590 m³
），结合2.0 t/m³
的密度估算质量；采用Scaniverse软件进行摄影测量三维建模；采集巨砾表面流石进行U/Th测年；运用CADMAS-SURF数值水槽模拟不同波浪参数下的搬运条件。

3.1 巨砾形态特征
Maka Lahi呈现三角球体形态，表面发育喀斯特溶蚀特征。三维模型显示其最大宽度位于地面3.6米处，南北侧存在2.5-3米的悬垂结构，岩性鉴定为珊瑚礁灰岩角砾岩，与岛基岩一致，排除了原地风化形成的可能。

3.2 地理位置与物源
巨砾位于全新世最高海平面（+2.6米）之上的悬崖平台，岩层对比表明其源自海岸悬崖边缘。数值模拟显示，仅当波浪高度达到50米、周期90秒时，才能产生22.23 m/s的临界流速将其搬运至当前位置，这种极端条件指向滑坡触发海啸而非风暴浪或地震海啸。

3.3 波浪参数重建
通过临界运动公式计算，搬运Maka Lahi需要6.7-50.37米的流深和弗劳德数(F_r
)1-2.74，符合滑坡型海啸的水动力学特征。模拟显示波浪抵达当前位置需16秒，平均流速达12.5 m/s（45 km/h）。

3.4 事件年代学
流石最老部分的²³⁰
Th/U年龄为6891±97 cal yr BP，这是目前太平洋最早的全新世海啸证据，与新西兰北岛7240-6940 cal yr BP的海啸沉积记录可能同源，暗示汤加-克马德克海沟地震可能触发了连锁地质灾害。

3.5 海啸成因分析
排除地震海啸（最大模拟波高12米）和火山碎流（<15米波高）的可能性，15 km³
规模的火山侧翼崩塌可产生30米爬高，但50米波高可能需要更大规模的滑坡事件，具体机制仍需进一步建模验证。

3.6 科学价值
Maka Lahi是全球第三大海岸巨砾（仅次于日本Obiishi和汤加Maui Rock），其搬运所需46,303 kJ能量远超巴哈马风暴巨砾Bull（5,992 kJ）。该发现将汤加海啸记录向前推了5000余年，证明该区域存在重复发生的超级海啸事件。

这项发表在《Marine Geology》的研究首次证实了7000年前汤加地区存在极端海啸事件，为海岸灾害评估提供了基准数据。通过创新性地结合流石测年与高精度数值模拟，建立了巨砾搬运与海啸参数的定量关系。研究强调汤加群岛面临的海啸风险远超历史记录，对更新海啸疏散地图和灾害应对策略具有重要指导价值。特别是2022年Hunga火山喷发引发19米海啸后，这项古海啸研究更凸显其现实意义——提醒人们太平洋岛国面临的不仅是周期性风暴威胁，还有千年尺度的灾难性海啸风险。