地球科學

【921四週年】剖析集集大地震

中央大學地科系主任馬國鳳教授,為您解析921集集大地震,探索預測地震的可能性。

撰文/馬國鳳(美國加州理工學院地球與行星科學博士、中央大學地球科學系暨地球物理研究所教授兼系主任)

地球科學

【921四週年】剖析集集大地震

中央大學地科系主任馬國鳳教授,為您解析921集集大地震,探索預測地震的可能性。

撰文/馬國鳳(美國加州理工學院地球與行星科學博士、中央大學地球科學系暨地球物理研究所教授兼系主任)

地殼活動難以捉摸

地震預測一直是眾人對地震學家的期許。但是在數十年的努力中,科學家深感地震的發生是難以捉摸的,於是漸漸放棄了地震預測的念頭,轉而在地震減災的方向上努力,發展了及時地震定位、及時振動評估等。台灣這一方面的研究,在921集集大地震時發揮了功能,而且深受世界地震學家的認同。

在發展及時地震研究和防震減災的同時,另一群地震學家仍未放棄對地震預測的期望。在若干的文獻及報導中,常有與地震預測現象相關的論述,但是有些現象常常無法以科學方法來佐證,而且這些現象在各地震發生時並無強烈相關性,使得在地震預測的發展過程中,添加許多變數,而無一相關的準則做為依據。

1992年,這樣的困境在美國及其他世界地震學家的研究發展之下,有了新的突破。如〈預測地震〉文中所述,地震學家發現,大地震間的發生有可能是相關的,它們彼此間互相聯繫傳遞,尤其是地震發生時,應力的轉移將可能導致其他區域加重應力的聚集而釋放能量,造成另一地震。其成因,除了本身板塊運動的推擠造成應力累積而釋放能量外,由地震發生後轉移的應力,亦會加速或降低另一地區產生地震的機率。針對美國加州、日本及土耳其近年來大地震的研究分析,似乎可明顯反映上述現象。土耳其在1999年8月伊茲米特大地震後,地震學家巴卡進而評估由此地震所轉移的應力,將有可能使其東方區域加重應力累積,而引發另一地震,果然在同年11月,另一場大地震在預期區域內發生。

有鑒於此,我們當然好奇:台灣地區的地震,是否亦有上述的現象呢?台灣地區活斷層分佈密集,而與加州、日本及土耳其不同的地方是,由於菲律賓海板塊與歐亞大陸板塊的擠壓,使得台灣的斷層活動為一逆斷層構造,即岩盤沿著斷層線,在擠壓狀態下,斷層一邊往上逆衝的型態。因此,集集大地震時,我們可以清楚看到車籠埔斷層沿線,斷層右邊明顯抬升了2~9公尺。這種逆斷層型態的地震,所造成的應力轉移較前述的加州及日本區域走向斷層複雜,因為垂直走向斷層因大地震發生所造成的應力轉移,並不會隨深度而改變,但以台灣的低角度(30°向東)逆衝斷層所造成的應力轉移,則會隨著深度而改變。因此,欲了解921集集大地震造成的應力轉移及其可能誘發後續地震的關係,須以三維的尺度來看。