台灣車籠埔斷層鑽井成果 登上《Nature》

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2006.11.27 秘書室新聞組
 由國立中央大學及台灣大學研究團隊主導的「台灣車籠埔斷層深井鑽探計畫 TCDP (Taiwan Chelungpu-fault Drilling Project) 」,最新研究發現,斷層滑移帶的厚度是了解地震能量一個重要的參數;而且地震的發生是可重覆的,九二一地震如果四百年後再發生的話,情況可能很類似。這項研究成果刊載於最新一期的國際科學期刊《Nature》,有助於地震災害評估,受到國際高度矚目。這也是本土科學家研究「台灣本土」的國際科學問題,一項重要的成果。

 文章的第一作者、中央大學地球科學系主任馬國鳳表示,台灣的車籠埔斷層無論在發生時間、形貌上都是得天獨厚的。目前世界對於斷層的研究,都是數萬年前、裸露於地表的古斷層。九二一地震剛發生不久,激發的車籠埔斷層為30度傾角的逆斷層,具有角度低、容易鑽的優勢;美國聖安德里斯斷層、日本阪神地震斷層都是垂直的走向斷層,滑移帶較深,不容易鑽探。台灣車籠埔斷層提供了前所未有的良機,鑽穿剛發生過地震的「新鮮」斷層。

 在國科會的支持下,中美日德四國學者共同合作,2004年1月選定台中大坑,進行2公里車籠埔斷層深井鑽探,經由鑽探取出之斷層帶岩心及井下量測,研究車籠埔斷層巨量錯動之原因。經兩口相鄰深井及側鑽,成功取出三段主斷層帶岩心,取出的岩心極為完整,令世界對台灣的鑽井技術刮目相看。

 馬國鳳研究該斷層帶岩心發現,滑移帶厚度是了解地震能量一個重要的參數,斷層錯動時,滑移帶滑多厚影響到地震能量的釋放。尤其岩心磨片後發現,「主要滑移帶」紋路較為平穩,為最新發生的斷層,十二公分厚的滑移帶至少滑過三十三次。最重要的,每一層形貌非常類似,這代表地震的行為是會重覆的,可推出地震發生的週期。九二一大地震如果四百年後再發生,發生的地點和錯動情況可能重演。

 馬國鳳說,以往地震學家沒有實證資料,只能假設,車籠埔斷層研究則提供了最準確、最直接的數據,協助建立正確的地震破裂模型,在瞭解地震行為、甚或地震預測的科學研究上,是一大重要突破!

 文章的另一重點,在研究斷層帶岩石顆粒大小,透過電子顯微鏡觀測,了解多大的能量能將顆粒磨碎、減低摩擦力和化學反應等。經仔細計算,得出此次九二一地震在井址所在的斷層滑移能量高達11.6百萬焦耳/每米平方,其中只有6%滑移量導致錯動,其餘都反應在熱及震波釋放。地震開始與結束行為,熱能扮演重要角色,這也將是未來研究的重點。

 Nature 444, 473 - 476 (23 Nov 2006)。原文請見"Slip zone and energetics of a large earthquake from the Taiwan Chelungpu-fault Drilling Project