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    從古地震研究看九二一集集大地震

    從古地震研究看九二一集集大地震
    陳文山 臺灣大學地質科學系


    九二一集集大地震的發生並非偶然,而是數百萬年以來臺灣島的宿命。臺灣是板塊擠壓形成的島嶼,只要擠壓力量還存在,就不斷會有地震發生。從文獻的記載可以清楚了解四百年來,臺灣的地震災害非常頻繁,震央在臺灣島上規模 7.0 以上的大地震至少有十六次。因此,我們必須從九二一集集大地震災害中省思,學習與地震共處,並以此做為日後震災重建工作及國家建設的藍圖。

    車籠埔斷層的形成

    約六百萬年前,菲律賓海板塊與歐亞大陸板塊產生碰撞,將海底的岩層推擠隆起,逐漸形成臺灣島。板塊相互碰撞時將地殼擠壓縮短,地殼被壓縮時的逆斷層作用造成岩層互相加疊,而逐漸形成高山。這種逆斷層作用,也是讓水平地層成為高起褶皺山脈的原因之一。因此,島上存在許許多多的逆斷層,目前已知中部地區主要的逆斷層有「雙冬斷層」、「車籠埔斷層」與「彰化斷層」,這些都是讓臺灣中部地區形成高山的主要斷層。

    三百萬年來,由於板塊擠壓力量不斷向西以及向南遞移,中部地區先形成了「雙冬斷層」,接著便陸續往西先後擠出了「車籠埔斷層」與「彰化斷層」。現在,臺灣中部與西南部正是板塊擠壓受力最大,逆斷層活動用最活躍的地區。因此,地殼正在累積大量的能量並造成地殼快速變形,未來還會有其他的逆斷層活動並產生大地震。現今西部地區許多地震,都與這些逆斷層活動有密切的關係。

    長久以來,臺灣島處在板塊相互擠壓的造山帶,板塊長期受壓力並累積了龐大的能量,這些能量隨時都會釋放出來而產生地震。因此,每年臺灣島都會發生千百次有感或無感地震。我們若稍加注意,就會發現地震發生的地點大多在東部;西部地區的發生率較低。從本世紀地震災害的紀錄來看,東部地區發生地震的頻率雖高,但造成的災害卻較小,反而是西部地區的地震災害比較嚴重。主要因素是西部地區人口密度較高,並且所引發的地震規模通常也較大。

    為何西部地區的地震較少,地震規模卻比較大呢?目前,地質學家對於這種現象還沒有一個正確的解答,但推斷可能與斷層帶能承受的力量大小有關,即當斷層能夠承受愈大的力量,其後釋放出來的能量就愈大。

    集集地震的地表現象

    當車籠埔斷層錯動產生九二一集集大地震,使得沿著車籠埔斷層與石岡斷層約 100 公里處的中部地區地表產生大規模斷裂與變形。因此,在斷層線上盤寬約 5 ~ 20 公里的地帶形成數公尺的抬升,最高達 10 公尺;下盤的臺中盆地則形成數十公分的地殼下陷。這種大區域的地殼變形是歷史上非常少見的例子。地震造成地表斷裂時,力量非常巨大,任何人造結構物都無法抵抗,從石岡壩與烏溪橋橋墩的斷裂,以及無數高樓的倒塌,就可以深刻地體會大自然無法抗拒的力量。

    集集地震除了造成地表的斷層之外,還產生許多其他的地質現象,例如,地震當時強大的震動造成鬆軟的沈積層液化,形成噴沙或是地層下陷;山區則形成大規模的山崩。

    古地震研究

    雖然至今地震還是無法預測,但是地質學家希望能夠達到這個目標。為了能逐步了解地震的行為,方法之一就是研究古地震,從地震的歷史紀錄探究地震行為。數十年前地質學家開始挖掘岩層,研究以前發生的地震斷層。臺灣的地質學家也在九二一集集大地震之後,開始有系統地進行車籠埔斷層的古地震研究。從事古地震研究,首先要尋找古地震斷層的遺址,挖開長寬約十數公尺,深約 4 ~ 8 公尺的槽溝,詳細記載地下剖面的地層狀況。依照地下岩層被幾次的斷層所截斷,就可以紀錄古地震的次數;再從被截切的岩層中採取可以定年的材料來測定年代,就可以確定古代地震發生的年代了。除此之外,還需量測古地震斷層的位移大小,從移動量的大小可以推測地震的規模,或是預測下一次可能發生地震的時間。但是,預測下一次地震的發生時間,目前僅止於研究階段,地質學家認為未來五十年仍無法達到這個目標。

    車籠埔斷層的古地震研究工作已進行了一年,目前初步發現車籠埔斷層上一次發生活動的時間約在二百年前。比對歷史文獻中的地震紀錄,發現西元一七九二年與一八四八年,在中部臺中至南投地區可能曾經發生規模大於七的大地震,同時造成上千人的傷亡,這個結果告訴我們,車籠埔斷層的再活動周期可能非常短。目前的研究結果還是非常初淺,仍應繼續針對全臺灣數十條活動斷層進行調查研究,期待未來的研究結果能提供國土永續經營規劃的參考。

    臺灣是板塊擠壓產生的島嶼,只要板塊繼續活動,地震就會伴隨而來。未來我們還是會面臨大地震的侵襲,所以,只有完善的地震防災準備,才能有效減少地震災害。目前科學家還無法預測地震的發生,也無法避免它的來臨,因此,只有做好避災與防災的準備,才能自救自保。政府應建立健全的救災系統,強化社區的救災組織,因為當重大災害發生時,最能及時投入救災的人,就是在災害中未受傷的人。因此,強化社區的救災組織,將可以使傷亡降至最低。

    古地震研究是未雨綢繆的工作,一旦科學家能成功預測地震的發生,再利用現有古地震研究資料,臺灣便能及時預測地震的發生。




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