台湾的地震与活断层

total 55
11
•
岩層於斷裂瞬間會同時釋放出巨大的能量，並產生一種像鋼片反彈般 的彈性波，由地球內部向四方擴散，我們稱為「地震波」（seismic wave）。當地震波到達地表時，引起地表的震盪，就叫做「地震」 （earthquake）。
•
事實上，岩層的斷裂當然不如鋼片折斷時的動作那麼誇張，但是對於 住在地表的人們只要有地底下一點點震動就已經造成很大的影響。
total 55
28
•
用來偵測和記錄的地震儀（seismographs），其原理非常簡單：一個 貼上記錄紙的滾筒安裝在與地面相連的堅固底板上，末端附有筆的重 錘或鉛垂則繫上彈簧或電線懸掛在支架上，其支軸的運動是單方向 的。
•
懸垂的筆由於慣性作用可以在地震中維持靜止，而其它的部分則會搖 晃不已，因此在筆與滾筒之間便產生相對運動，而滾筒上的記錄紙便 留下連續的運動軌跡，地震偵測站的儀器通常同時記錄了水平運動與 垂直運動。而為了能讀取地震訊號，今日的地震儀皆配備精密的時間 系統。
total 55
21
表1-1 「交通部中央氣象局地震震度分級表」(八十九年八月一日公告修訂) 震度分級 地動加速度 範圍
0.8gal以下 0.8~2.5gal
人的感受
屋內情形
屋外情形
0 1 2
無感 微震
人無感覺。 人靜止時可感覺微小搖晃。 大多數的人可感到搖晃，睡眠中的人 有部分會醒來。 幾乎所有的人都感覺搖晃，有的人會 有恐懼感。 靜止的汽車輕輕搖晃，類似卡車 經過，但歷時很短。 靜止的汽車明顯搖動，電線略有 搖晃。
total 55
23
•
地震規模係以一個無單位的實數表示來地震所釋放能量的大小，它是 根據地震儀上所記錄到的最大振幅（Amplitude）計算出來的，由於計 算的公式採對數，因此每增加一單位規模，就代表振幅增加了十倍， 大約相當於地震能量增加三十二倍。如今將此種方式計算出的數字稱 為「芮氏規模」
•
就地震而言，它是一種能量的釋放，並以波的形式向四方傳播。由於 地震波在傳播途中，能量會因摩擦、吸收等而衰減，再加上地層中岩 石的物理性質不同，能量、振幅等衰減也因而不同。因此在相同的有 效距離內，地震的規模愈大，其所可能導致的災害也愈大。
total 55
2
古老的傳說
• 在科學尚未昌明的時代，名地都有關於地震的古老傳說，許多地方的 住民認為地底下住著一隻巨大的動物或怪獸，當它翻身或移動的時 候，大地就開始顫抖，也就是發生了地震。 • 至於地底下的這隻怪獸是什麼樣的動物，則會因不同的地區、民族與 文化而不同。例如在台灣的傳說中，以為人是居住在地牛的牛背上， 只要牛打盹一翻身就會有地震。日本人則是將頻繁的地震歸咎於地底 由熟睡中醒來的鯰魚，甚至在鹿島神宮內埋一「要石」，將牠栓住不 讓鯰魚翻身，以避免地震的發生。
• 有些地震係由地表面受到衝擊或擾動而引起，例如山崩或 岩體陷落，使得大量的物質在運動過程中的摩擦與碰撞而 產生震動。 • 其它如核子試爆以及隕石的墜落都可能造成局部的小規模 地震。通常這類地震的規模與強度遠遠不及構造作用與火 山活動所引起的地震。 • 全世界百分之九十以上的地震屬於構造運動而引起，與斷 層有密切的關係。
total 55
12
前震、主震與餘震(p. 100)
• 地震的來襲大多是一系列數個地震接踵而至，通常地震序列中最先抵 達的往往是較小且為時較短的地震，稱為「前震」（fore-shock），緊 接著就是造成地表震盪幅度較大的主要的地震，稱為「主震」（mainshock），在主震過後發生的地震就稱為「餘震」（after-shock）。
26
地震測報系統
• 地震測報即是在地震發生後，能夠快速且準確地將相關地震資訊，包 括地震發生時間、震央位置、震源深度、地震規模、以及各地震度等 地震最基本的參數，透過媒體公布給大眾知道。 • 地震測報作業依據的資料來源主要是地震儀所記錄到的地震波。
total 55
27
地震儀的原理
• 以儀器觀測地震是科學化的開端，若無儀器記錄下地震波動的過程， 地震現象只能以文字簡略記述，甚至地震在何處發生亦無法推求或得 知。 • 在儀器觀測之前，只有災害地震能依各地破壞程度概略判斷地震震央 位置，其他條件的地震資料保留不易，也相當貧乏。
total 55
3
•
住在印尼附近的西利伯群島人則說地底下有一隻猪，它每一次扭動就 會造成地震。
• • •
北美印地安人認為地底下住的是一隻巨大的烏龜 蒙古人則認為是地底下有一隻大青蛙。 西方在十八世紀以前，人們將地震的發生歸咎於「天意」，認為那是 上帝對信奉不虔的基督徒與膜拜偶像的異教徒的一種嚴厲懲罰。
total 55
4
•
1775五年發生在里斯本的大地震，也就是萬聖節的那一天，強烈的地 震以極快的速度摧毀了城南所有房屋，天主教堂的圓頂震得粉碎，幾 乎整個城市都化為灰燼。地震後的大火與濃煙，將里斯本的白晝變為 黑夜，連皇宮與新建的歌劇院，亦遭火舌吞噬。
•
緊接著又發生了兩次大地震。在大火把全城化為瓦礫之後，心存恐懼 的生還者聚集在廣場和街道上，急著要聽教士和僧侶的預言。
•地震發生之條件(p. 1 Nhomakorabea0): 介質、構造與應力
total 55
16
地震波
• 地震發生時，在震源引起的擾動以彈性波自震源向四面八方傳播，有 些地震波可穿透地球內部，稱為「體波」（body wave）。體波有二 種：P波（主波，primary wave）和S波（次波，secondary wave）。 • 其它的波則只能沿地球表面傳播，因此稱為「表面波」（surface wave）。表面波也有二種：樂夫波（Love wave）和雷利波（Rayleigh wave）。
6
烈震
250~400gal
搖晃劇烈以致站立困難。
部分建築物受損，重傢俱翻 倒，門窗扭曲變形。
汽車駕駛人開車困難，出現噴沙 噴泥現象。
7
劇震
400gal以上
搖晃劇烈以致無法依意志行動。
部分建築物受損嚴重或倒 塌，幾乎所有傢俱都 大幅移位或摔落地 面。
山崩地裂，鐵軌彎曲，地下管線 破壞。
註：1gal = 1cm/sec2
total 55
24
•
通常將地震規模小於３者稱微小地震，等於或大於３而小於５者稱小地 震，等於或大於５而小於７者稱中地震，等於或大於７者稱大地震。不 過地震所導致的災害，也與震源的深度，以及震央與人口的稠密地區的 遠近有密切的關係，深層地震所造成的災害一般遠比淺層地震造成的災 害為小，且震央愈近人口稠密地區，生命財產的損失愈大。
total 55
5
惡魔現形記
• 長久以來，地震對人類造成了許多傷害和損失，人們對這種自然現象 的發生一直都想要有更深入的了解和防範地震帶來的災害。生活在科 學紀元的我們不再相信古老神秘的說法，今天我們知道能引起地表震 動的原因很多，基本上大致可歸納為三類(構造、火山、陷落, p.99)：
total 55
• 由造山運動或板塊構造活動，使得地殼範圍內的岩層受地 球內部作用力發生變形甚至斷裂所引發的地震。
total 55
8
火山活動
• 由於地球內部的熔岩等高溫物質在向上擠升之際，會對地 殼產生作用力，而使地層破裂。強大噴發力亦足以引發地 震，但是火山活動所引發的地震規模通常不大。
total 55
9
其他
•
以民國八十八年九月二一日發生的集集大大地震為例，其ML=7.3的規模 亦為百年所罕見，再加上不及8公里的震源深度，使得地震的威力加 倍，造成慘重的傷亡及財產的損失。
total 55
25
地震效應(p. 108-110)
‧振動破壞 ‧地面破壞: 地面斷裂、地基基底 效應(土壤液化)、邊坡破壞。
total 55
total 55
10
彈性回跳學說
• 美國的李德（H. F. Reid）教授在有關1906年舊金山大地震的研究之 後，於1911年提出「彈性回跳學說」。 • 他認為岩層其實也是有彈性的，而地球內部有一種推動地殼岩層的力 量，當岩層受到這種應力會發生彎曲或變形，就如同一片被撓曲鋼片 一樣，但是如果超過其彈性極限，會突然斷折，兩片鋼片會彈跳回原 位，發生來回振動或釋放出因扭曲所貯藏之能量。 • 因此當地層之變形達某一程度,使地層中強度較弱的位置無法再承受 時，地層就突然沿著強度較弱處斷裂滑動，此強度較弱處即為斷層。
輕震
2.5~8.0gal
電燈等懸掛物有小搖晃。
3
弱震
8~25gal
房屋震動，碗盤門窗發出聲 音，懸掛物搖擺。 房屋搖動甚烈，底座不穩物 品傾倒，較重傢俱移 動，可能有輕微災 害。
4
中震
25~80gal
有相當程度的恐懼感，部分的人會尋 求躲避的地方，睡眠中的人幾乎 都會驚醒。
汽車駕駛人略微有感，電線明顯 搖晃，步行中的人也感到 搖晃。
6
岩層斷裂
• 在地殼範圍內的岩層受地球內部作用力的影響，當其作用力大到足以 使岩層破裂乃至於斷裂時，這時岩層原聚集的作用力即瞬間釋放，並 將該作用力以震波方式透過岩層介質的傳遞，而由於岩層斷裂所產生 的變位，由震波傳遞沿途對地層所造成的波動在地表面被感測到，即 為地震。
total 55
7
構造作用
total 55
13
•
在地底下岩層破裂並釋出能量的地點，就是所謂的「震源」（focus或 稱hypocenter），在震源正上方的地表投影點則是「震央」 （epicenter）所在。通常我們根據震源的深度將地震分為三類：
total 55
14
•
淺源地震（shallow earthquake）：震源深度在地面以下70公里以內 的地震。造成重大傷亡的九二一集集大大地震就是屬於這種震源深 度極淺的地震。