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星期五的地質

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星期五的地質

2016-06-10

台灣西南部泥岩區的地震發生在哪裡?2016 年美濃地震給我們的暗示

文字:景國恩 (成功大學測量與空間資訊學系;jingkuen@mail.ncku.edu.tw)

地殼變形的研究就如同管中窺豹一般,靠著有限的地質、地震與地表變形觀測資料,再加上與數值物理模型的比較,拼湊出現今地表運動的型態特性,同時也可以進行地震潛勢評估。根據台灣歷史地震紀錄指出,台灣西南部自 1900 年以來,發生了數起規模大於 6 的災害性地震,如 1906 年梅山地震、1941 年中埔地震、1946 年新化地震、1964 年白河地震、1998 年瑞里地震、2010 年甲仙地震以及不久前剛發生之 2016 年美濃地震等,所以我們得知台灣西南部是除了台灣東部以外,台灣本島具有較高災害性地震發生機率的地區。因此在過去的地殼變形與活動構造研究中,大家就一直在詢問,台灣西南部的大地震何時會發生?又會發生在哪裡?由於斷層在發生地震前,需要在斷層面上累積能量而導致地表速度場產生對應之梯度變化,因此藉由斷層模型之建立來模擬地震發生前的速度梯度形態,我們可以解析近地表之活動斷層是否在累積能量而具有發震潛能。

在過去的地表速度場研究中,我們注意到在台灣西南部有一個顯著東北–西南走向之水平速度梯度帶存在,其西界為六甲–木屐寮斷層、新化斷層與台南台地西緣,其東界則大致沿旗山斷層一線。此結果暗示,位於此速度梯度帶中的斷層,如六甲–木屐寮斷層、新化斷層、左鎮斷層、小崗山斷層、龍船斷層與旗山斷層等,皆有機會孕育災害性地震。然而,比對水平速度場與垂直速度場之速度梯度差異卻又指出,斷層活動並非唯一造成台灣西南部地表變形之來源,東北–西南走向之泥基背斜 (或稱泥貫入體) 活動可能是另一個造成台灣西南部地表變形的原因。也由於泥基背斜之發育並非透過斷層累積能量所造成,故此結果又暗示上述斷層之發震機率可能沒有我們預期來的高。

根據初步求解中央地質調查所、中央氣象局、國土測繪中心與中央研究院的 GPS 與精密水準資料,本次美濃地震造成之地表同震位移場指出,主要的地表位移量皆集中在台灣西南部台南–高雄一帶。同震水平位移場顯示,位於震央一帶的測站有約 15-40 mm 之永久水平位移量,主要朝西南西方向運動。而同震垂直位移場在中洲、關廟至龍崎一帶有顯著的永久位移量,最大可至約 100 mm 之抬升量。參考主要水平位移方向與地震參數,我們認為造成此次地震的斷層為低傾角 (17.0°)、近乎東西走向 (288.6°) 且深度在約 15 公里之盲斷層。若比較 2010 年甲仙地震之發震斷層型態,及台灣西南部歷史地震之震源深度,我們會發現在台灣西南部泥岩區深度約 15-20 公里間存在一具有發震特性之盲斷層構造。此外,比較本次地震之同震垂直位移場與震前的垂直速度場型態會發現,兩者的變形形態特徵相當接近,亦即淺層東北–西南走向之斷層或泥基背斜也可能在這次的地震事件中發生活動。

因此,透過對 2016 年美濃地震的瞭解,並結合過去對這個地區地殼變形的研究結果顯示,台灣西南部泥岩區在深度約 15-20 公里間存在一深層發震構造,而地震發生前就會活動之淺層東北–西南走向活動構造,也會有極高的機率在大地震發生後立即跟著一起活動。至於這些淺層的東北–西南走向構造本身是否也具有發震能力,則需要我們進一步的工作來解析。

主題資料來源:

Ching et al. (2015), Rapid deformation rates due to development of diapiric anticline in southwestern Taiwan from geodetic observations, Tectonophysics, in press. http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0040195115003996

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