【記者孟祥宇報導】台灣東部斷層帶活躍,常有地震發生,近年更是災情頻傳。國立臺灣師範大學地球科學系教授陳卉瑄率領研究團隊發現,2024年4月3日規模7.3的花蓮大地震其實有跡可循,深部斷層的無震滑移速度早在三年前就異於平常。研究揭開了無震滑移與地震間的關係,成果發表於國際頂尖期刊自然通訊《Nature Communications》。
地震的發生源自地殼中的板塊碰撞或是斷層錯動,一般的地震前兆包含動物行為異常、地下水水位改變,以及大氣中電離層電子濃度的變化。然而,「無震滑移」則是更直接反映斷層能量累積的關鍵指標。陳卉瑄表示,無震滑移是指深部斷層極為緩慢的移動,逐漸改變周圍的應力狀態(註一),從而將斷層深處的水份等流體物質,推向斷層中結構較弱的部分。當流體大量聚集時,便會在短時間內於同一區域引發密集的地震。這種原理被團隊歸納為「無震滑移-流體壓力-地震觸發」的連鎖關係。陳卉瑄指出,觀測無震滑移,有助於理解、統計斷層的能量釋放,並可能提升未來對於地震前兆的辨識度。
註一:作用在斷層面上力量的分佈情況。
地震發生前,地殼內部的應力集中會引發多種前兆,包括地表位移、水位變化、氣體異常與動物行為改變。 圖/研究團隊提供
國立臺灣師範大學地球科學系博士彭葦指出,由於無震滑移僅能在斷層帶觀察到,過去又多半出現在僅有單一斷層的隱沒帶(註二),因此觀測難度較低;而台灣則位於隱沒帶與碰撞帶(註三)的交界處,有複數的斷層存在,包括中央山脈斷層與縱谷斷層,這種特徵在學界被稱為「造山縫合帶」(註四)
註二:兩個大陸板塊碰撞後形成的高大山脈地形,內含多條交錯斷層,地質結構複雜。
註三:指兩個大陸板塊或大型地殼塊體正面相撞、強烈擠壓與隆升的區域。
註四:在碰撞帶的碰撞過程結束後,兩個大陸板塊結合的界線會留下如疤痕般的構造痕跡,其上常伴隨多條活動斷層。
中央山脈斷層與縱谷斷層的深部剖面圖,顯示兩斷層傾向相反,形成不穩定構造帶。 圖/研究團隊提供
研究團隊在403花蓮大地震中,觀測到由無震滑移引發的主震。透過統計地震數量、分布以及衛星系統觀測地表位移,確認403花蓮大地震的主震是由中央山脈斷層的無震滑移所引發。陳卉瑄表示,由於中央山脈斷層與縱谷斷層都曾發生過強震,加上造山縫合帶內部斷層錯綜交錯,因此要釐清哪一個滑移與主震對應更具挑戰性。彭葦則認為,台灣獨特的地質條件增加了該研究的價值,「在碰撞帶上能觀測到無震滑移,是非常罕見的現象。」並指出這項成果使台灣成為理解地震孕震機制的重要觀測窗口。
國立中正大學地球與環境科學系教授溫怡瑛表示,若觀測區域內具備足夠長期且連續的重複地震與群震資料,這項研究成果確實能提供關於「無震滑移與中大型地震活動間交互作用」及「應力累積變化」的重要參考,用以監測地震前兆。他也指出,這項台灣的研究可作為相關研究的案例累積,未來有助於進一步釐清地震的孕震機制。
1975年中國海城地震是全球唯一成功預報的案例,顯示地震預報實際執行的困難。 圖/研究團隊提供