中心研究-地震相關

檔案圖示「地震與活斷層研究」的跨部會重大科技計畫 專屬網站

台灣位處歐亞大陸板塊與菲律賓海板塊之碰撞帶上,菲律賓海板塊每年以約8公分之速率向西北方向運動,與歐亞大陸碰撞與擠壓。此碰撞與擠壓之結果,使得台灣本島抬升,並由東向西產生一系列之褶皺與斷層,因此,造成頻繁的地震活動。台灣的地震活動分佈顯示,花東地區的地震活動最為頻繁,這與本區直接位處菲律賓海板塊與歐亞大陸之碰撞帶上;但本區地震較深,所以對地表造成之損害較西部地區之淺層地震小。台灣西部地區在丘陵與平原之交界地帶,為目前台灣造山運動之前緣,變形、褶曲與斷裂最為發達,亦最可能發生較大地震。加以本區地震之震源深度通常在35公里以內,因此,容易造成地面的強地動。在台灣的西部,從南到北已發展出許多大都會型的城市。在這些城市裡,當地震來襲時,強地動往往會造成重大的災情。

八十八年九月二十一日凌晨一點四十七分的集集大地震,帶給台灣有史以來最大的浩劫。在中央氣象局的測震報告上,這個地震的震央位置是東經120.816度及北緯23.853度,芮式規模為ML=7.3。這個地震為一具有走滑成分的逆斷層,從位於南投縣集集鎮附近的地下約8公里震源位置開始,沿著車籠埔斷層破裂。這次破裂主要是由南向北進行而到達台中縣豐原市附近,然後,向東偏北方向破裂,直到苗栗縣的卓蘭鎮。在另一方面,這次的破裂也由震源向南進行,而到達竹山鎮的桶頭山附近。當然,向南破裂的錯動量比向北的量小很多。北段的最大錯動量可達10米。整個破裂的長度在南北向的部分約為80公里,而東西向部分約為20公里,總長約為100公里。這個地震所引發的地表破裂分佈在四個縣市,即南投縣、台中縣、台中市和苗栗市。當然,在更多的縣市都發生地殼變形。

此地震及其餘震造成了2489人的死亡、50人的失蹤、11465多人的輕重傷、及超過106287間房子的全倒或半倒,使得十多萬人無家可歸,並且有許多棟公共建築物損毀。財物的損失總計達新台幣140億元。災區的範圍很大,北至台北,南達嘉義,可說是台灣有史以來損失最嚴重、災區最大的一次天然災害。而其相關之車籠埔斷層,又是世界上少見的具有大移動量的長逆衝斷層,當然,也具有平移量。氣象局自1990年以來,在台灣全島安裝了許多的地震站,而且有許多的地震站就位在斷層線上,提供了許多有價值的地震資料。因此,在悲痛、無奈之餘,應化悲憤為力量,積極努力地去研究此地震及其所引起的相關問題。

為了研究集集大地震序列及台灣地區主要斷層帶的地震活動,在國家科學委員會的支持下,於88年10月27日成立一個7人的規劃委員會(王錦華為召集人),以規劃國家科學委會的「地震及活斷層研究」五年大型整合計畫方案。為有效地推動研究,該規劃案分成六個研究組:(1)孕震帶構造(王乾盈教授負責),(2)地震地質(黃奇瑜教授負責),(3)地震活動與地震地體構造(辛在勤副局長負責),(4)地殼變形(余水倍研究員負責),(5)地震物理(謝秋雰教授負責),及(6)強地動(溫國樑教授負責)。研究成果除了可探討集集大地震的成因及災害外,更可作為了解未來可能發生的大地震之參考。

在88年12月23日,由國科會蔡前副主任委員召開的國科會「地震及活斷層研究」指導委員會議上,全體指導委員建議,基於國科會大型整合計畫,結合以下四個計畫:(1)交通部中央氣象局的「全球衛星定位系統連續監測地震前後地殼變形」和「寬頻地震觀測網」的兩個計畫,(2)經濟部中央地質調查所的「斷層活動性觀測與地震潛勢評估調查研究」計畫,及(3)經濟部水資源局的「地震發生前後地下水位異常變化之研究」計畫,形成「地震與活斷層研究」的跨部會重大科技計畫,促進部會間之橫向連續,以減少不必要的重複而浪費金錢,並提高研究品質。

集集大地震發生後,國科會即函知有關的研究計畫主持人,可自行應用已有的計畫內之經費研究此地震。國內的幾個機構,也緊急提供經費,從事野外調查和資料收集。因此,在表面上這項重大科技計畫的子計畫,是由89年8月1日正式開始,實質上在地震發生後,有關的工作已開始進行。

到了92年7月31日,有關集集大地震之主要的野外調查、資料分析和研究工作已告一段落。因此,這個重大科技計畫的國科會部分,自92年8月1日起,轉型成四個大的整合型計畫。這四個大的整合型計畫之一的車籠埔斷層鑽井計畫,仍然與集集大地震有直接關係。自92年8月1日起,尚有數件個別型計畫繼續研究集集大地震或車籠埔斷層。

自 集集大地震發生以來,在國內、外學者專家的通力合作下,完成了將近二百篇的正式論文和許多報告。這些研究論文發表在國內、外的學術期刊上。因期刊數目甚 多,不僅對專業的人員查閱不易,對非專業人士更是不方便得取。為了保存一份集集大地震之完整資料和研究成果,編輯完成「九二一集集大地震」專書。

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檔案圖示SAFE-Taipei: 台北都會區地震及強地動研究

世界上許多規模大於七的大地震,都發生在大都會區附近,如一九O六 年美國舊金山大地震、一九二四年日本關東大地震、一九七六年中國唐山大地震、一九九二美國北嶺大地震、一九九五年日本神戶大地震、一九九九台灣集集大地震 等。這些地震都造成重大的災害,如人口傷亡、建築損壞、橋樑斷裂、山崩土流等。在近代,由於大都會的大量形成,人口增加,高樓大廈林立,捷運系統的建立, 這些因素都會使得震災比以往增加。因此,都會區地震學(Urban Seismology)便成為地震學中,不可或缺的一項主題。

台灣位處歐亞大陸板塊與菲律賓海板塊之碰撞帶上(Tsai et al., 1977; Wu, 1978),菲律賓海板塊每年以約7公分之速率向西北方向擠壓(Seno, 1977),形成與歐亞大陸的碰撞。此項碰撞擠壓之結果,使得台灣本島之岩層由東向西產生一系列之褶皺與斷層,並造成台灣本島之抬升。此項碰撞運動也造成台灣地區頻繁的地震活動(Wang, 1998; Wang and Shin, 1998)。由台灣地區地震活動分佈之特性顯示,花東地區的地震活動最為頻繁(Tsai et al., 1977),本區因直接位處菲律賓海板塊與歐亞大陸之碰撞帶上(台東縱谷), 地震活動最為頻繁;但本區震源之深度較深,所以對地表造成之損害,較台灣西部地區之淺層地震所致者小。台灣西部地區在丘陵與平原之交界地帶,為目前台灣造 山變形之前緣,此處之岩體是目前台灣地區變形、褶曲與斷裂最為發達之區域,亦為最可能發生較大地震的地區。加以本區地震之震源深度通常在35公里以內(Wang et al., 1994),因此,地震發生時常造成重大之人員傷亡及財物損失。

從南到北,在台灣的西部已發展出許多大都會型的城市,在這些城市裡,人口稠密、高樓林立,當地震來襲時,會造成重大的災情,如一九九九年九月二十一日的集集大地震,就是一個很明顯的例子。因此,都會地震學在台灣更是特別地重要。

台北都會區是以台北市為中心,包含鄰近的大小城鎮,台灣的首善之地,為目前中央政府的所在地,而且為許多大公司行號之所在地,經濟地位最為重要。在這地區內,人口高度集中,而且有捷運系統,近郊且有兩座核能電廠,以及基隆港。菲律賓海板塊正隱沒到台北都會區下方(Tsai et al.,1977)歷史上,雖然發生在台北大都會區的大地震較少,但在台灣中部以北及東部發生的地震,往往會給台北都會區帶來震災,如一九九八六年十一月十四日的花蓮外海地震,一九九九年九月二十一日的集集大地震和二OO二年三月三十一日的花蓮外海地震,都給此區帶來不少的災情,其中以集集大地震造成的災害最為嚴重。台北都會區附近過去也曾經發生大規模地震,造成災害(Hsu,1961; Hsu,1983)。在清朝康熙三十三年(西元一六九四年)四月間,在本區發生一個地震,造成山崩地陷,形成一地震湖。當時,因人口較少,災情較不嚴重。在一九O九年四月十五日,在本區下方約八十公里處的菲律賓海板塊隱沒帶上,發生一規模7.3的大地震,造成台北地區9人死亡、51人受傷、122間房子全倒和1050間 房子損壞。雖然,在台北都會區發生地震的頻率並不高,但不可忽視其潛在的可能性。但在此地區,曾有因板塊壓擠所衍生的活動,亦存在台北盆地形成的構造活 動,金山至新莊有一條被中央地質調查所歸類為第一類的活動斷層,釐清此地區內過去所發生地震的特性及成因,對被列為台灣首善地區的大台北都會區的地震防震 減災工作至為重要。

台北都會區主要是位在一沉積盆地上,沉積層的厚度在盆地的西側中間最厚(約600公尺),沿著其他方向逐漸變薄。從地質結構上而言,是一第四紀的沉積層蓋在第三紀的基盤上,沉積層由上而下,又可分為地表土層、松山層、景美層和新莊層。鄧等人(Teng et al., 1994)又將新莊層細分為五股層和板橋層。王等人(Wang et al., 1996)利用反射震測法,求得各層的Vp和Vs值。

在 過去的若干年間,有多位的地震及地震工程學者,研究過台北都會區及其附近地區的地震活動,大地區的速度構造和強地動特性。然而,但這些研究成果,還不完全 深入地了解本地區之地震活動及強地動之特性。因此結合本所、交通部中央氣象局、中央大學地球物理研究所及中正大學地震研究所,探討台北都會區之地震及強地 動的主題計劃。

本主題計劃的子題

一、台北都會區地震活動特性

目的:瞭解大都會區地震活動的特性及成因,及其地體構造及板塊運動間之關係。

探討方式及具體內容:

1. 彙整大台北都會區內所發生地震之地震資料包含地震波之走時、到時及地震機制。

2. 利用重新定位、聯合震央模式(JHD)及三維速度構造重新定位,以確定地震發生位置或其地震震央的密集度(相對位置)。

3. 重新定位後配合地震機制探討其時空特性及其地體構造之相關性,已提供該地區地震潛勢分析之參考。

二、台北都會區下岩圈構造

目的:本子題為探討台北都會區下岩圈之震波速度構造及Q值的空間分佈。

方法:

1. 在橫跨台北都會區,設置數條線性地震儀陣列進行數個月到一年不等的天然地震觀測;利用記錄到P波和S波到達時,已推測本地區之地下速度構造。

2. 利用中央氣象局在北部地區之地震站所得的地震波震幅,已推測本地區地下及Q值分佈。

3. 利用有限差分法,研究地震波在台灣地下構造傳遞之路徑效應。

三、台北都會區強地動特性

目的:研究台北都會區近地表地下構造對地震波之影響。

方法:

1. 利用中央氣象局在台北都會區之強地動陣列,在幾次中、大規模地震中所得之資料,分析強地動之空間分佈、場址效應以及非線性行為。

2. 利用數值法,計算地震波在經過非均勻之沉積層中,所造成的路徑效應。

四、裝置井下地震儀陣列

目的:在台北都會區裝設井下地震儀,比較岩盤的強地動及地表強地動,以有效了解沉積層之場址效應。

方法:

1. 以往中央地質調查所,曾在台北都會區建置10口淺井,以裝置井下地震儀,目前,仍然有3口井的地震儀正常作業。然而,有些井已擱置,甚或已損壞。因此,本計劃將在可使用之井,重新安置井下地震儀。

2. 選擇適當地點,增設井下地震儀。

3.本院未來將建築基因體研究中心和夸米科技研究中心大樓,強振動會影響這些高科技的實驗,因此,分析強地動是十分重要。本計劃擬在這些大樓裝置地震儀,以測量樓內的強地動。

在國際合作方面,我們與美、日、法等國的學者合作。美國方面:(1)加州理工學院(Caltech)之Heaton, Helmberger, Kanamori, Sieh 和 Tromp教授;(2)南加州大學的鄧大量教授(本院院士)和Jordan教授;(3)內華達大學的Brune和Anderson教授;(4)UCLA的Knopoff教授(美國科學院院士);(5)美國地質調查局的Mooney博士和 博士。日本方面有:(1)東京大學的Hirata教授;(2)京都大學的Ando教授;和(3)京都大學的Mori教授。在法國方面有巴黎第二大學的Madariaga教授。

伍、成果

當本主題計劃完成後,將可能得到以下幾項成果:

一、台北都會區地震活動特性

1.對台北都會區已發生之地震,重新定位,以了解目前幾條穿過台北都區之斷層的活動性。

2.台北都會區地震之震源特性。

二、台北都會區地下岩圈構造

1.可逆推一個很可靠的台北都會區下之岩圈震波波速及Q值得三維空間構造。

2.配合第一子題之成果,可了解菲律賓海板塊在本地區下之隱沒作用。

3.可了解地震波在本區下之傳遞特性。

三、台北都會區強地動特性

1.了解本區強地動之時空分佈。

2.了解台北盆地的幾何構造及沉積物對強地動之影響。

3.了解強地動之非線性行為。

四、台北都會區井下地震儀陣列

1.可建立完成一個超過10口井的井下地震儀陣列,以提供高品質的強地動資料。

2.可建立本院基因體研究中心大樓及夸米研究中心大樓之強地動儀,以分析強地動對這些大樓的影響。

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檔案圖示SMART2強震儀陣列

SMART2(Strong-Motion ARray in Taiwan Phase 2)是一個密集強震儀陣列,它是SMART1 強震儀陣列的延伸計畫,設置這個陣列的目的,主要在於探討地震震源及地震動特性,事實上這陣列所收錄的強震紀錄具有精確對時及高解析度等特點,因此可廣泛應用於地震及地震工程方面之研究。

SMART2陣列設置於台東縱谷的北端,它包括40個自由場測站及一組井下強震儀陣列,井下垂直陣列設置於花蓮大漢技術學院內,它包括地表測站及三個井下感震器,分別裝設於地表下50m,100m及200m。這個陣列由國科會及中央研究院共同贊助,於民國79年12月初開始安設,在80年3月完成裝設。

SMART2採用的儀器均為美國Kinemetrics 公司所生產SSR-1記錄器及FBA-23感震器,井下所使用之感震器則為FBA-23DH,這兩種感震器除包裝不同之外,基本特性一樣;其自然頻率為50Hz,阻尼值為70%臨界阻尼。SSR-1紀錄器的解析度為16位元,對滿值為一個重力加速度(1g)之感震器,其解析度為0.0305cm/sec²(gal),因此對僅數個gal之地震動仍能紀錄到良好之波形,除此,SSR-1可設定震前及震後記憶長度(pre-event and past-event memories),此裝置可確保大部份紀錄保持完整之P波及尾波,同時也可收錄P波到達之前的背景雜波以做為基線修正時,選擇濾波器之參考。SSR-1另配備Omega Clock 對時系統可供即時修正儀器之時鐘,但隨Omega對時系統停止運作(1997年間)而改用GPS之後,其後收錄的紀錄則無絕對時間。

SMART2之運轉迄今(2006年)已將近二十年,其中14部SSR-1仍正常運作,其中11個測站改用K2紀錄器,近年氣象局在陣列區也增設近20部強震儀,因此在陣列區內,目前仍維持約40部強震儀。截至目前為止,這陣列已收錄700餘 個地震,這些紀錄已用於探討強震資料處理、場址放大、地震動特性、改進外海地震定位及近地表鬆軟地層對震波的放大效應。這資料也配合花蓮大比例尺地震測試 計劃之紀錄,用於探討土壤與結構交互作用,這陣列也收錄到集集地震,並用之分析集集地震之破裂過程,目前這些資料均存放於中央研究院地球科學研究所資料庫 中,以提供地震與地震工程相關之研究。

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檔案圖示台灣(羅東)強震儀陣列(SMART1)

零星個別的強震儀收錄的地動紀錄,很難提供充分有效的信息讓我們深入研究上述影響強震地動因素的個別效應。三維空間分佈的強震儀陣列所收錄到的近震源強震地動紀錄至少可提供為研究:(1)震源沿斷層錯動時地震波的產生過程和地震波在傳播時所受路徑上地質狀況的影響,(2)強震地動的時空變化作為大跨度結構物如水壩、橋樑等耐震設計的依據等二項重要問題的充分資料。基於這種認識,西元1978年5月在夏威夷召開的國際強震儀陣列研討會,建議六個優先設置強震儀陣列的地方,其中一處即為台灣地區。因為台灣東北部地震頻率高,而羅東地區在當時具備:

(1) 未來10年內紀錄到規模6.5以上地震引起的地動的機會極大,

(2) 有機會紀錄到規模8.0以上地震之近場地動,

(3) 有極佳的機會紀錄到各種不同震源機制地震引起的地動,

(4) 交通方便,儀器維護容易,

(5) 與有各種大型與重要結構物及設備之地區及人口密集比鄰,      

等五個條件,中央研究院地球科學研究所與美國柏克萊加州大學在國家科學委員會和美國國家科學基金會之資助下,於1980年在該地區設置世界第一個數位式強震儀陣列稱為SMART1(Strong Motion array in Taiwan, phase I)。

圖一  SMART1 的空間位置與測站分佈 SMART 1於1980年9月開始設置於台灣東北部蘭陽平原上之宜蘭縣羅東鎮附近地區,測站之位置如圖一,呈向十二方位輻射的排列型式。 SMART1共由37個測站構成,包含一個中心點( C00 )及三個同心圓;內圓I、中圓M、外圓O之半徑分別為0.2公里,1公里及2公里,每一個同心圓上等間隔設置12個測站。但由於地形、地物之限制,測站實際位置無法完全依照理想選定,但僅內圈( I )有一測站超過10公尺以外。

每一測站儀器包括一個三分量(一個垂直向,二個水平向)之加速度地震儀(Model SA-3000),並連接至卡式磁帶數字式記錄器上(Model DR-100),所記錄的訊號為每一秒鐘一百採樣點,十二個字元(bit words)之數字式記錄。可記錄之加速度範圍為±2g (1g= 980 公分/秒2)。每一部儀器均有延遲記憶裝置,可延後儲存加速度地震儀所輸出約2.5秒之訊號,此種設計之優點是可避免錯過初達P波且可得到中等到大規模地震之完整記錄。另外,每一測站均裝有石英計時器,以便隨時將時間修正為世界標準時間同步。

SMART1在1980年9月至1991年運轉期間,共記錄到60個不同規模、不同震源深度、不同震央距的地震,計有1380組三向加速度紀錄。

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檔案圖示台灣全省性強震觀測網 (Strong Motion Accelerographic Network in Taiwan)

  台灣全省性強震觀測網的測站分佈 全省性強震觀測網設立於1974年,為一類比式 (analog) 強震觀測網,

至1990年初期共在全省約170個地點設置強震站(圖一),

測站的配置主要是集中在地震災害潛能較高的斷層帶(如梅山、觸口斷層等)、

重要結構物(如水庫)和建築物的地下室,

對預測強地動所需的自由場之資料較為缺乏。

1991年起,中央氣象局籌設Taiwan Strong Motion Instrument Program (TSMIP)

之後,該觀測網便逐年撤除。在運轉的約25年期間,

共收錄了805個地震,計有3159組三向加速度紀錄。

 

圖一  台灣全省性強震觀測網的測站分佈

 

 

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檔案圖示台灣地區寬頻地震觀測網

數位寬頻地震儀在1980年代有了長足的進展,並於1990年代開始逐漸取代類比式地震儀。中央研究院地球科學研究所於1990-1992年間,將原有之「台灣遙記式地震監測網(TTSN)」連同例行性的即時地震監測業務移交給交通部中央氣象局之後,決定開啟國內寬頻地震監測研究的領域。隨即於1992年開始籌畫建置台灣地區寬頻地震觀測網,並於1994年陸續建立台灣地區的寬頻地震觀測站(Broadband Array in Taiwan for Seismology, BATS)。

截至2006年為止,地球所總共在台灣地區設置18個固定式寬頻地震觀測站,包括幾個離島。其中16個測站的數據資料可透過中華電信公司的訊框傳輸系統即時傳回地球所的記錄中心,各站記錄均由各自的GPS給定時間訊號。速度型寬頻地震儀主要為Streckeisen STS2/STS1,二個井下站(RLNB/HGSD)採用Guralp公司生產的CMG3TB儀器,最新的NNSB測站則為Nanometrics公司的Trillium240。多數測站同時配備有Kinemetrics公司的EpiSensor加速度型強震儀,可完整紀錄近場的大地震訊號。記錄器均為Quanterra系列(Q680/ Q4120/ Q330/ Q330HR),最大動態範圍為24至26位元。由於儀器的敏感度高,不論是遠震的長週期訊號或區域地震的高頻訊號均可清晰地收錄。

根據BATS的高品質波形資料,地球所開始計算較大(ML≥4)地震的地震矩(CMT)震源參數,並據以描繪出台灣地區的孕震構造及應力狀態,甚且於2001年成立資料管理中心負責例行性的地震矩震源解推算,並即時將結果發佈出去供各界參考。另外根據此BATS網的資料,不僅能研究台灣地區的地下結構,甚至連其他地球深部構造的解析也能藉以獲得控制。同時BATS觀測網也扮演國際學術交流的基礎平台,除了目前與美國地震學研究聯合機構(IRIS)及日本防災科學技術研究所(NIED有即時的資料交換之外,在其他國際合作的大型計畫上,BATS也將擔任重要的角色。未來BATS測站將結合其他地球物理的觀測儀器,朝整合性觀測所(observatory)的方向發展,以迎向未來更大的挑戰。

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檔案圖示海底地震儀觀測研究  專屬網站

在2000年以後,台灣的陸上地震觀測網無論在頻寬和密度上都已臻成熟,地球科學界開始思索兩個問題,一是如何向東延伸,涵蓋外海地震,二是如何增加觀測孔徑,涵蓋深部構造。海底地震儀(OBS)便是達成此二目標的唯一選擇。地球所於2002年起規劃OBS計劃,傾向以發展技術難度較高之寬頻OBS為第一步,再逐步評估未來發展。

迄今,寬頻OBS之技術仍未標準化或商業化,國際間各大實驗室莫不投入人力研發。目前的技術瓶頸包括降低功率以維持一年以上之長期部署,降低海浪,洋流,氣壓,與儀器本身變化帶來的噪音,以及如何有效率地回收資料等。地球所經過審慎評估,決定與美國木洞海洋研究院(WHOI)合作。WHOI不但有一個經驗豐富的工程團隊,也有紮實的學理研究作為後盾,並享有充裕的資源。地球所的工程師們在WHOI的實驗室裡由零件組裝與測試做起,以總共9週的時間(2005年4月和9月)完成了4部寬頻OBS。

地球所決定以4部OBS組成的小型陣列來進行先導實驗,再決定未來之走向。不過,目前可以預計的走向包括以下兩種。一是擴充陣列的規模,並繼續在WHOI模型上改進,如增加強地動紀錄,或是考慮其它實驗室的產品。二是發展短週期OBS。以地球所工程師目前從建造寬頻儀器中攝取的經驗和他們本身的工程背景,兩者都是十分可行的方向。藉著與科技大學之技術合作,在不久的將來,我們希望能夠在台灣建立起OBS的”小型”工業,屆時,地球所和各大學之間的合作將更緊密。

向外海延伸是台灣地球科學界的共識。除了中研院的寬頻和海洋大學的短週期OBS外,中央氣象局正與學界共同規劃利用除役之海底電纜連接海底觀測站,以發揮即時資料傳輸的測報功能。屆時台灣外海的地震特性,板塊結構,以及深部構造之面貌將逐漸精準地浮現,那將是地球科學研究的一個新的紀元。

地球所寬頻OBS。四個外加塑膠保護殼的玻璃球中,一個放置記錄器,一個放置回收系統及電池,一個專門放置記錄用電池,一個為浮力球。感震器球為鋁合金,懸掛在外。整個系統放入水中後,以約每分鐘40米的速率下沉,在東部外海約需兩小時著地。再過數小時後,感震器球著地,但仍需經過數天的重力調整後,方能正式記錄地震。

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檔案圖示臺灣遙記式地震監測網

1971年行政院長期科學發展委員會(現為國家科學委員會),將地震課題列為臺灣經濟建設的重要研究項目之一。在吳大猷主任委員的大力支持下,由鄧大量、吳大銘、游世高、蔡義本等人成立了地震專案小組。該小組後歸屬於中央研究院物理研究所,再成立中研院地球科學研究所籌備處,於1982年正名為中研院地球科學研究所。建立一自動化、全天候即時觀測的「臺灣遙記式地震監測網」(Taiwan Telemetered Seismograph Network;簡稱為TTSN)。從此,臺灣地震觀測進入網連化觀測時期。

TTSN計有25個測震站,使用之儀器為Mark公司出產的L4C感應器或Kinematric公司之SS-1感應器,最初只裝設單軸垂直向量測,後來部份測站加設兩水平分量。各測站檢測到的地震信號經AMP/VCO6242型(美國DEVELCO公司製造)放大傳輸設備,再藉由電話線或無線電傳回台北紀錄中心。由於TTSN係採中央收錄系統,所有測站資料同時接收,時間系統誤差因而大幅降低,是以提高了地震定位的準確性。TTSN之記錄方式,送達紀錄中心的震波訊號於解碼後以類比方式繪於紀錄紙上,然後,進行波相摘讀、地震定位等工作。由於TTSN測站精選設於岩盤站址,且數目多於以往、地震儀器感應亦靈敏,地震偵測能力大幅提高。台灣地區地震活動的資料進入此時期後,迅速增加,幾乎數十倍於以往之紀錄。TTSN的地震規模(MD)以類比地震紀錄總振動時間計算之,其有效測定規模根據為2.0以上,平均每月可測得約500個發生在臺灣地區之地震。

在1986年將類比型地震記錄圖微縮影。1987年6月12日,TTSN為改善日益繁重的地震定位工作與資料儲存空間,將原先類比式地震記錄系統更改為數位式記錄,使地震定位工作全面電腦化。TTSN除了部份測站未以三軸向記錄外,整體地震觀測系統實已前導臺灣地區之地震觀測進入現代化觀測模式,而實質上,亦擔負起此觀測時期地震資料的蒐集工作。

為加強地震觀測,自1990年起將TTSN的25個地震站合併於交通部中央氣象局。並增設31個測站,使該局原有的測站數由19個增加至75個,形成一遍佈台灣地區高密度的地震即時監測網-中央氣象局地震觀測網(Central Weather Bureau Seismic Network;簡稱為CWBSN)。

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檔案圖示羅東大比例尺模型震測試驗 (Large Scale Seismic Test)

圖一 LSST的空間位置 鑒於台灣地區在地震研究上的重要性,羅東強震儀陣列之成就,核能電廠設計與運轉的需要,台灣電力公司與美國電力研究所共同出資委託地球科學研究所在羅東陣列區設立一個密集的三維強震儀陣列(稱為LSST陣列)。

羅東計劃之圍阻體實體模型建於台灣電力公司羅東一次變電所,位於台灣東北部蘭陽平原上SMARTI陣列內(圖一),為核能廠大比例尺圍阻體模型的數位式強震儀陣列。圍阻體共有二座,均為鋼筋混凝土壓水式圍阻體縮尺模型(1/4和1/12比例尺)。LSST陣列包括15個地面觀測站,8個深井測站,14個模型電廠圍阻體中之測站(圖二),另有一個紀錄中心和資料迴路設備。本系統亦採卡式磁帶數位紀錄,其時間系統與SMART-1同步。

1/4比例尺模型之外觀為平頂圓柱體,半徑為5.41公尺,高14.55公尺,壁厚約30.48公分。圍繞此模型60公尺範圍內,沿北向(ARM1)及向二側各間隔120度之方向(ARM2,ARM3)分別裝設五個FBA-13加速度地震儀,用以偵側模型周圍地表加速度之變化情形;同時在北邊(ARM-1)之最近和最遠 圖二 LSST的地表與井下地震儀的分佈位置 的二個測點附近各裝設二組井下地震儀,每組包含四個不同深度之FBA-13DH井下加速度地震儀,以收錄不同位置不同深度之強震 加速度地動歷時記錄;同時為觀測結構體及內部設備物受地震力之反應,亦在結構體內壁頂部及底部東、西、南、北向各裝設一部FBA-13加速度地震儀,蒸氣產生器之頂部及底部亦各裝設一部FBA-13加速度地震儀。當地震發生時,藉助上述不同位置的儀器所收錄之振動歷時記錄,即可探討地震力自土層經結構體而至內部系統之連續變化,研究土壤與結構物之互制作用。

LSST在1985年至1991年運轉期間,共記錄到30個不同規模、不同震源深度、不同震央距的地震,計有978組三向加速度紀錄。

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