中研院地球科學研究所 - 地震實驗室
IES, Academia Sinica - Seismology Lab


研究計畫

研究人員之相關實驗或計畫

 王錦華 熱壓作用下地震破裂的模擬

在地震發生後,斷層面上的切應力會由初始值(τ0)降到動摩擦力(τd),最後再變成τf (τf≥τd)。這種降低過程通常是位移相依或是速率–狀態相依的函數。有幾種力學機制(包含熱壓化作用、閃光斷裂、膠質化、熔融潤滑、水壓潤滑等),用以解釋這種斷層強度 的降低。除了閃光斷裂和熔融潤滑,其他作用都與孔隙水壓有關係。熱和孔隙水壓的交互作用,會造成熱壓化現象。因為流體存在斷層帶的孔隙中,在破裂過程中切應力(τ)可表為如下式子:τ=μ(σn – p),在此μ、σn 和 p 各為摩擦係數、正壓力、和孔隙水壓。 孔隙水壓因加熱會改變大小。由二維之錯位模型,我將探討熱壓化作用對於地震破裂之影響。未來幾年,主要的研究項目為:(1)在熱壓化作用下,一體系統位移之穩定性;(2)位移相依之切應力和輻射係數;(3)斷層之動力破裂過程;(4)自愈脈波之成因;(5)震源 之位移波譜之尺度化。

 郁文哲 以全球重覆地震約束中部地震及深部地震的物理機制及地球內核超自轉

本研究計畫採用重覆地震來約束中部地震及深部地震的物理機制。脆性破裂只發生在地殼溫度壓力狀態,然而中部地震及深部地震只發生隱沒帶的內部,其成因與其內部應變息息相關。提出物理機制包含;相變斷層,熱剪切不穩定性,脫水脆化。 相變斷層預測新斷層之發生,而不預測重覆地震。 熱剪切不穩定性沒有對地震之發生預設假設。重覆地震可以用來約束中部地震及深部地震的物理機制。本研究計畫以全球地震網之波型數據交差比對來初步搜索重覆地震。以高度相似波型可大幅提高地震定位之精確度,以及探索中部地震及深部地震的物理機制。重覆地震還可以用來測量地球內核超自轉。本研究計畫的貢獻和重要性包含;訓練研究助理處理龐大波型數據資料,學習相對地震定位。當重覆地震目錄整合完畢後,將會發表在國際會議和學術期刊。讓其他不同領域的地球科學研究人員都能使用重覆地震目錄來從事其相關研究。

 陳國誠 台北井下地震儀陣列的強地動特性(II)

台北井下地震儀陣列現今共有八個觀測站,每個測站至少安裝三部三向量井下加速度地震儀,以收集不同深度及各種地質層的高品質井下地震記錄。本計畫擬利用台北井下地震儀陣列所蒐集的強地動資料,推求鬆軟沉積層的P 波和 S波速度和衰減,並分析震波在鬆軟沉積層的放大特性。利用井下地震記錄分析場址放大效應和沉積層的衰減特性,將有助於預估未來地震之強地動的可靠性,同時也有助於減低台北都會區的地震災害。另外,本計畫也將分析台北井下地震儀陣列所蒐集的2008 年5 月12 日四川省汶川地震(M8.0)的地震資料,探討台北盆地的長週期強地動特性。

 黃柏壽 CREATE V:亞洲增生與碰撞大地構造研究-紅河斷裂帶及其鄰近地區之高解析震波速度結構與地表變形研究

東亞地區周邊地震活動頻繁,中國大陸內地震活動亦甚活耀。本計畫將分析佈設於紅河斷裂帶地震活動地區之寬頻地震儀所形成高密度地震陣列所記錄地震觀測資料。這些資料提供大量品質良好的數位化大面積分佈的地震紀錄以進行各種地震學研究。本研究將結合現有地震網資料、參與計畫所收集西藏地震資料及本計畫預定於越南南部地區及南海周邊地震站所收集之資料共同推求中南半島與南海地區之高解析三維地殼及上部地函波速度構造,並將利用地震的斷層面解以及規劃的連續GPS觀測資料分析本區域板塊之間的相互作用性質。本計劃期以三年為期完成中國東南、中南半島與南海等區域之三維地殼與上部地函剪力波速度構造之計算,及分析菲律賓群島、台灣、琉球及日本等區域板塊間相互作用之性質。計畫初期將續擴增地震站函蓋越南南部地區及菲律賓群島、規劃連續GPS觀測站於越南北部,進行GPS及寬頻地震觀測與分析,以期了解紅河斷裂帶周邊地區的基本地下構造及地震之斷層錯動特性。計畫完成所獲之東亞地區高解析三維地殼及上部地函剪力波速度構造區域地震機制特性,對於了解東亞地區之深部構造及其演化具重大意義,其所獲得的板塊間相互作用之性質,將有助了解目前板塊之運動方向及大地應力之分布情形。

 黃柏壽 台灣北部地區寬頻地震網觀測與地殼構造研究

本計畫全程目標將以協助台灣地震中心設立地震網以進行台灣北部地區之密集地震觀測為標的,企求補足現有觀測之不足。地震觀測網將採用高密度分佈之寬頻地震儀為工具,以現代觀測地震學方法對大台北及宜蘭地區之地震與活動斷層進行調查、與監測。本研究將以本計畫及TAIGER 計畫所搜集資料為分析對象並結合各單位的可用資料對北台灣之地殼三維構造進行精細分析及利用研究震波衰減性質探討地殼的Q 值分怖。並整合不同資料建立台北盆地的速度模型,提供數值模擬震波傳遞與地表放大分析。運用搜集的寬頻地震波形資料,本研究將利用波場重建方法與陣列分析方法推求波傳路徑效應與地表放大的差異。利用現有及本研究將收錄之資料,本研究將建立從震源到測站間的二維波場以研究震波路徑效應,並提供為未來三維數值模擬之重要依據。最後將希望利用三維波線追跡與數值波形模擬的方式確認地震波由不同震源區傳播到台北地區的路徑效應並提供防震減災之應用並期望能為大台北地區潛在自然災害的了解與滅災作出具體貢獻。

 黃文紀 地震資料及儀器服務平台整合計畫-移動式與固定式地震觀測網之建構與資料彙整

品質良好的觀測資料是地震研究的基礎,然事前地震網的規劃、設計與場址的選擇則相當重要的一環。1980 年代地球所成立初期,在宜蘭羅東與花蓮地區設立了數個強震儀陣列。這些針對特殊研究需求,經心設計的強震儀陣列大幅提昇了台灣在世界上地震觀測的知名度,至今仍廣為使用。隨著國內學者對地震研究的需求,2004 年以來地球所與國科會、地調所、氣象局等單位在大台北地區積極推動以研究導向為出發點的臨時性「移動式」與長期性「固定式」的地表與井下地震觀測網,共同來監測大台北區的地震活動。綜觀近30 多年來的地震觀測,地震儀是由類比型進入數位型,並由地面進入地下,地震資料量與日俱增,且由於使用儀器的不同更增加其多樣化。為使這些資料能有效的利用,必須落實地震資料與測站資訊的整合與管理,以達最佳化效能。有鑑於此,保存舊有與現今地震觀測網的測站空間分布、場址的地點與地質條件、測站的興建、儀器的安裝與維護紀錄,並蒐集有觀的圖籍、報告與報章報導,以提供研究人員資訊及參考之用。本計畫除規劃新地震站的興建外,也將發展地理資訊系統整合與地震紀錄有關的空間資訊,方便與快速的提供研究人員使用。

 李憲忠 北台灣三維地震波傳譜元素法數值模擬

台灣地狹人稠且座落在環太平洋地震帶上,存在相當高之地震災害風險,因此進行高精度之地震波模擬確有其必要性。由於位處於活躍的地質區,不僅地下構造複雜,其地表地形亦有顯著的地貌變化與高程落差。在這樣複雜的地表與地下構造情況下,進行三維波傳模擬將具相當之困難度。目前於三維波傳的研究上以有限差分法最為廣泛應用,然而其在精確度與計算時間的彼此消長上存在相當之限制,且目前尚無法以此方法有效處理地形方面的問題。本研究將以譜元素法分析北台灣三維波傳問題,除了整合各種資料建立高精度三維網格模型外,並特別針對大台北地區進行歷史與潛在性災害地震數值模擬與分析。預估此研究將為期三年,第一年整合與建立北台灣速度模型網格,同時規劃建置中型高效能計算電腦叢集。第二年收集與分析北台灣主要的歷史地震,實施三維波場的模擬與重建。第三年評估潛在性災害地震進行虛擬地震的模擬,並整合三年之成果建立北台灣地震數值資料庫。本研究的重點將集中在北台灣,特別是台北都會區,藉由數值模擬分析過去與未來地震發生時的地表強地動過程及可能造成的災害。此成果將可提供地震研究與工程應用上的參考,期能達到地震防災與減災之目的。

 邱宏智 台灣地區地震防災計劃-近斷層強地動研究 (II)

常見於近斷層強地動的脈波,容易造成大型結構物的非彈性變形而導致重大破壞。本計畫擬分兩年探討近斷層強地動。將利用國內、外收集之近斷層強地動資料分析近斷層速度脈波之成因及其特性,並建立經驗式脈波模型,以進而探討近斷層強地動衰減及其對PSHA 分析的影響。另方面,近斷層強地動富含震源訊息,有助於用之進一步了解震源,但使用不當反而會導致錯誤。2008 年汶川地震發生在陸上而且規模達到8,對本研究而言,是一個重要地震。本計畫對汶川地震之強震紀錄的處理及分析,將與中國地震局工程力學研究所的謝礼立院士領導的團隊合作;近斷層強地動探討震源特性則將與中國科技大學陳曉非教授合作。

 趙里 有限頻率波形逆推臺灣地區三維速度結構及中小地震有限地震矩

本計畫之研究目的為利用台灣本島及週邊地區各種地震台站記錄到之波形資料來逆推台灣地區地殼之三維構造以及台灣地區中小地震之有限地震矩來了解震源尺度與特性. 為了提高對結構與震源的分辨度, 我們將使用來自多種台網與儀器的波形記錄,包括BATS 與CWB的寬頻帶台站, 各種短週期台站, 還有TSMIP的強地面運動記錄, 以及許多流動台站. 同時利用TAIGER 計畫提供的上萬筆爆破記錄資料. 我們還將使用本人與合作者近年來開發的新方法, 用有限差分的數值方法來模擬地震波在三維結構中的傳播. 用互相關的方法測量在不同頻率下震波相位與振幅的異常,並計算測量到的異常對於地下三維波速結構的敏感度函數和對於震源尺度與震源特性參數的偏導數,用於逆推地下三維結構與震源參數.我們將使用逐步迭帶的方法,對地下波速結構與震源參數做交替的修正,直到獲得滿意的結果.

 趙里 汶川地震中強餘震有限震源斷層面與龍門山斷裂帶三維結構的全波場反演(3/3)

二零零八年五月十二日的汶川大地震造成巨大的生命和經濟損失。地震帶來的破壞和影響使這次強震的成因和龍門山斷裂帶上其他可能的孕震區未來的活動趨勢成為當前非常迫切的研究課題。在本計畫中,我們將利用汶川主震後佈設的臨時地震台和固定地震台的波形記錄,來反演四至六級中強餘震的有限震源的源運動學模型並確定真實的斷層面,用以研究汶川地震後區域應力場變化與餘震的時 空分佈及其破裂方向之間可能的關係;跟蹤中強地震破裂過程的時空變化來瞭解區域應力場的變化和未來可能發生的破裂。同時利用這些餘震的波形記錄並結合人工震源資料,以有限頻率的方法,用計算理論地震圖與觀測記錄的互相關函數測量與頻率相關的到時和振幅殘差,來反演龍門山斷裂帶地區的P 波和S 波的淺層三維結構,以及龍門山斷裂帶西南端地震活動異常區的三維精細波速結構,為龍門山斷裂帶地區地震的精確再定位和地震的空間分佈與三維結構的關係的研究提供可靠的結構模型。同時,對地震活動異常區的波速精細結構在時間上進行追蹤觀測,監視地震波速在時間上可能的變化,為地下介質的受力狀態,地 震能量和應力的積累,以及分析龍門山地區未來地震活動性提供依據。

 王錦華 地震滑移脈波的動力學(III)

地震波中之自愈脈波顯示震源破裂之重要性質,反應震源破裂之特性。藉由對此脈波之研究,能夠使我們增進對地震震源的了解。在1999 年9 月21 日的清晨,在台灣中部集集附近發生了表面波規模Ms7.6 的大地震,這是台灣西部數百年來最大的災害性地震。在地震記錄圖上,存在有自愈脈波。此脈波會受到斷層之破裂強度分佈、摩擦力學、熱、孔隙流體壓和黏滯性等因素影響。本研究的主要目的在應用格點動力模型,探討自愈脈波之形成和消失過程。同時,也將研究摩擦力和熱水壓作用。

 陳國誠 都會區地震研究整合計畫-台北井下地震儀陣列的強地動特性

台北井下地震儀陣列現今共有八個觀測站,每個測站至少安裝三部三向量井下加速度地震儀,以收集不同深度及各種地質層的高品質井下地震記錄。本計畫擬利用台北井下地震儀陣列所蒐集的強地動資料,推求鬆軟沉積層的P 波和 S波速度和衰減,並分析震波在鬆軟沉積層的放大特性。利用井下地震記錄分析場址放大效應和沉積層的衰減特性,將有助於預估未來地震之強地動的可靠性,同時也有助於減低台北都會區的地震災害。另外,本計畫也將分析台北井下地震儀陣列所蒐集的2008 年5 月12 日四川省汶川地震(M8.0)的地震資料,探討台北盆地的長週期強地動特性。

 黃柏壽 台北盆地研究整合計畫-台灣北部地區寬頻地震網觀測與波傳特性研究

本計畫全程目標將以協助台灣地震中心設立地震網以進行台灣北部地區之密集地震觀測為標的。地震觀測網將採用高密度分佈之寬頻地震儀為工具,以現代觀測地震學方法對大台北及宜蘭地區之地震與活動斷層進行調查、與監測。本研究將以本計畫及TAIGER 計畫所搜集資料為分析對象並結合各單位的可用資料對北台灣之地殼三維構造進行精細分析及利用研究震波衰減性質探討地殼的Q 值分怖。並整合不同資料建立台北盆地的速度模型提供數值模擬震波傳遞與地表放大。運用搜集的寬頻地震波形資料,本研究將利用波場重建方法與陣列分析方法推求波傳路徑效應與地表放大的差異。利用現有與本研究將收錄之資料,本研究將建立從震源到測站間的二維波場以研究震波路徑效應,並提供為未來三維數值模擬之重要依據。最後將希望利用三維波線追跡與數值波形模擬的方式確認地震波由不同震源區傳播到台北地區的路徑效應並提供防震減災之應用並期望能為大台北地區潛在自然災害的了解與滅災作出具體貢獻。

 黃文紀 都會區地震研究整合計劃-由台北井下地震儀陣列的觀測探討場址地動反應

座落於鬆軟的土層上,大台北都會區在1986 年的花蓮地震、1999 年的集集地震、2002年的花蓮地震、2003 年的台東地震中已感受地震波放大作用所造成的災害。為了量測當地震波行經地下鬆軟地層時,局部的場址是如何影響地震波的特性,因此在地調所與地球所的合作下,1991 年開始在大台北都會區建立井下強震觀測網,加速度計擺設的深度超過300 公尺。除了井下強震觀測網外,在地調所與地球所攜手促成下,一個相輔的井下寬頻地震觀測網自2008 年起也加入運轉,速度計擺設的深度超過90 公尺。此觀測網的主要功能是監測臨近大台北都會區之斷層活動。此兩個地震觀測網長期擔負著監測大台北都會區地震活動的任務,且能廣泛的涵蓋小由背景雜訊大至能引起災害等級的地振動資料。這些資料能普遍的應用於科學與工程的研究,其中的一個主要議題是在鬆軟土壤承受高度的應變下所呈現的非線性反應。此兩的井下地震觀測網在此課題上扮演重要的角色。

 邱宏智 台灣地區地震防災計劃-近斷層強地動研究 (I)

常見於近斷層強地動的脈波,容易造成大型結構物的非彈性變形而導致重大破壞。本計畫擬分兩年探討近斷層強地動。將利用國內、外收集之近斷層強地動資料分析近斷層速度脈波之成因及其特性,並建立經驗式脈波模型,以進而探討近斷層強地動衰減及其對PSHA 分析的影響。2008 年汶川地震發生在陸上而且規模達到8,對本研究是一個重要地震。汶川地震之強震紀錄的處理及分析,則將與中國地震局工程力學研究所的謝礼立院士領導的團隊合作。 計畫英文摘要

 趙里 波形逆推臺灣地區三維速度結構及中小地震有限地震矩

本計畫之研究目的為利用台灣本島及週邊地區各種地震台站記錄到之波形資料來逆推台灣地區地殼之三維構造以及台灣地區中小地震之有限地震矩來了解震源尺度與特性.為了提高對結構與震源的分辨度, 我們將使用來自多種台網與儀器的波形記錄, 包括BATS與CWB 的寬頻帶台站, 各種短週期台站, 還有TSMIP 的強地面運動記錄, 以及許多流動台站. 我們還將使用本人與合作者近年來開發的新方法, 用有限差分的數值方法來模擬地震波在三維結構中的傳播. 用互相關的方法測量在不同頻率下震波相位與振幅的異常,並計算測量到的異常對於地下三維波速結構的敏感度函數和對於震源尺度與震源特性參數的偏導數,用於逆推地下三維結構與震源參數.我們將使用逐步迭帶的方法,對地下波速結構與震源參 數做交替的修正,直到獲得滿意的結果.

 趙里 汶川地震中強餘震有限震源斷層面與龍門山斷裂帶三維結構的全波場反演(2/3)

 王錦華 地震滑移脈波的動力學 (新制多年期 第二年)

 陳國誠 都會區地震研究整合計畫-台北盆地的震波衰減和放大特性 (III)

 黃柏壽 東亞地函動力及板塊互動研究-東亞地區地震活動、深部速度結構及其地體構造意義(III)

 黃柏壽 台北盆地研究整合計畫-台北盆地周邊寬頻地震網觀測與波傳特性研究 (III)

 黃柏壽 台灣地震科學研究之規劃與科學計畫推動:總計畫

 李憲忠 北台灣三維地震波傳譜元素法數值模擬(新制多年期第1年)

 邱宏智 台灣地區地震防災研究整合計畫-台灣地區地震危害度分析研究

 趙里 波形逆推台灣地區三維速度結構及中小地震有限地震矩

 趙里 汶川地震中強餘震有限震源斷層面與龍門山斷裂帶三維結構的全波場反演(1/3)

 陳國誠 都會區地震研究整合計畫-台北盆地的震波衰減和放大特性 (II)

 黃柏壽 東亞地函動力及板塊互動研究-東亞地區地震活動、深部速度結構及其地體構造意義(II)

 黃柏壽 盆地研究整合計畫-台北盆地周邊寬頻地震網觀測與波傳特性研究(II)

 蔡主權 東亞地函動力及板塊互動研究-東亞地區地震活動、深部速度結構及其地體構造意義

 邱宏智 台灣地區地震防災研究整合計畫-台灣地區地震危害度分析研究

 趙里 波形逆推台灣地區三維速度結構及中小地震有限地震矩

 王錦華 場址效應及衰減因子對震源參數估算的影響(II)

 陳國誠 都會區地震研究整合計畫-台北盆地的震波衰減和放大特性 (I)

 黃柏壽 東亞地函動力及板塊互動研究-東亞地區地震活動、深部速度結構及其地體構造意義 (I)

 黃柏壽 都會區地震研究整合計畫-台北盆地周邊寬頻地震網觀測與波傳特性研究 (I)

 蔡主權 邁向更健全的強地動預估方法(III)

 邱宏智 都會區地震研究整合計畫-台灣地區地震危害度分析研究

 趙里 台灣地區地震震源過程及三維速度構造的迭帶逆推

 王錦華 場址效應及衰減因子對震源參數估算的影響(I)

 陳國誠 台灣及鄰近區域孕震帶構造及地震活動研究整合計畫─台灣地區的Pn速度變化(III)

 黃柏壽 東亞地函動力及板塊互動研究─紅河斷裂帶的地震活動及其構造意義

 黃柏壽 台灣及鄰近區域孕震帶構造及地震活動研究整合計畫─台灣及鄰近地區深部構造與俯衝帶孕震機制之研究

 蔡主權 邁向更健全的強地動預估方法(II)

 邱宏智 臺灣下一代地震動衰減

 王錦華 「地震及活斷層研究」跨部會重大科技計畫─計畫辦公室設置與運作計畫(V)

 王錦華 「地震與活斷層研究」─集集大地震系列的震源

 陳國誠 台灣及鄰近區域孕震帶構造及地震活動研究─台灣地區的Pn速度變化(II)

 曾耀華 集集地震的動力學破裂過程及其對區域應力場的作用(II)

 黃柏壽 台灣及鄰近區域孕震帶構造及地震活動研究整合計畫─台灣及鄰近地區深部構造與俯衝帶孕震機制之研究

 黃柏壽 集集地震的強餘震波場重建與破裂過程研究(II)

 蔡主權 邁向更健全的強地動預估方法

 邱宏智 以連續微地動即監測翡翠大壩之損壞

 王錦華 「地震及活斷層研究」跨部會重大科技計畫─計劃辦公室設置與運作計劃

 王錦華 「地震與活斷層研究」(主題:PEAR)─集集大地震系列的震源參數的分析及破裂過程的模擬

 陳國誠 台灣及鄰近區域孕震帶構造及地震活動研究整合計畫─台灣地區的Pn速度變化

 曾耀華 集集地震的動力學破裂過程及其對區域應力場的作用

 黃柏壽 台灣及鄰近區域孕震帶構造及地震活動研究整合計畫─台灣及鄰近地區深部構造與俯衝帶孕震機制之研究

 黃柏壽 集集地震的強餘震波場重建與破裂過程研究

 蔡主權 台灣地區強地動參數變異度之特性及其對地震危險度分析之含意

 邱宏智 以快速偵測方法檢驗大壩在主震之後是否受損