921集集大地震

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中央研究院地球科學研究所      更新日期: 1999/12/04  

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必也正名乎

 

國立台灣師範大學地球科學系

李春生教授

 

     1999年9月21日凌晨1點47分發生的大地震,因為震央在南投集集附近,所以一般均以集集大地震稱之。在台灣的地震史中,與此地震最類似的當算1935年4月21日清晨6時02分的新竹(州)台中(州)大地震,其震央在今日苗栗大安溪北岸的關刀山附近。以往均習慣的以新竹 關刀山大地震稱之。既然今日苗栗關刀山已不該如日據時代一樣隸屬於新竹州,我們往後可否將新竹 關刀山大地震改稱為苗栗 關刀山大地震(第一圖)。

     中央大學應用地質研究所的教授認為震央集集靠近雙冬斷層(向北延長改名為大茅埔斷層,即第一圖中編號為[3]者)所以認為集集大地震應該由雙冬斷層之重新活動(即再度產生位移)所引起。但台灣大學地質系的教授,則靠野外調查實際觀察到車籠埔斷層(向南延長改名為觸口斷層,即第一圖中編號為[2]者)的確發生位移。由於該斷層東側相對於西側抬高了14公尺,所以證明為逆斷層。另外也覺察到為車籠埔斷層通過或在其附近的城市,例如由北至南的豐原台中 大坑台中 大里台中霧峰南投草屯南投名間竹山都屬災情比較嚴重的地方(參考第一圖)。再加上認為集集大地震太像關刀山大地震,所以就主張集集大地震是車籠埔斷層之重新活動所引發。其實在車籠埔斷層西方,還有一彰化斷層之存在(第一圖中編號為[1]者)。像彰化員林斗六古坑等城市或鄉鎮,它們也有災情產生。這與彰化斷層的再度位移之關聯性就遠大於跟車籠埔斷層有關(參考第一圖)。

     上述三條斷層,[1]彰化斷層位於濱海平原地質區,[2]車籠埔斷層和[3]雙冬斷層位於西部麓山帶地質區,且[2]車籠埔斷層作為西部麓山帶地質區之最西界而在[3]雙冬斷層之東,另有[4]水長流斷層作為西部麓山帶地質區之東界(參考第二圖)。

     有人對介於[1]彰化斷層與[4]水長流斷層之間地表出露岩層深感興趣。我們不妨沿著台中市南面之DD’(約西從彰化海岸線起,東至南投縣國姓附近之水長流一帶)方向作一地質剖面,就大致可獲得一概略輪廓。在[2]車籠埔斷層以西(自然也包括為[1]彰化斷層所切斷)的地層,均屬更新世沈積地層。這包括卓蘭層的上部地層和頭嵙山層。而在[2]車籠埔斷層和[3]雙冬斷層之間的地層由西至東則包括中新世晚期沈積地層(大致包括南莊層、桂竹林層的下段關刀山砂岩段和中段十六份頁岩段),上新世地層(大致包括桂竹林層上段魚藤坪砂岩段,錦水頁岩和卓蘭層的下部地層)和上述的更新世地層。至於[3]雙冬斷層至[4]水長流斷層之間地表出露的地層,在DD’剖面則也包括中新世中期至晚期的地層。但這裡上新世和更新世地層已少見。至於中新世中期地層,則以南港層的相當地層為主(尤其是它的中段打鹿頁岩段上部和它的上段觀音山砂岩段,但不包括打鹿頁岩下部和它的下段北寮砂岩段)。不過在DD’剖面南方的六公里處之粗坑剖面,則地面還出露有比中期中新世還老的地層(包括水長流層甚至更老的白冷層,還有中新世早期地層,約相當於石底層、大寮層和木山層的地層)(參看第一表)。

     中國石油公司在粗坑打了一口1977公尺深的井,井底附近曾鑽遇[3]雙冬斷層,且在該斷層之下出現頭嵙山層之礫岩。利用截切定律知道[3]斷層發生在頭嵙山層沈積之後(頭嵙山層被視為遲至一百七十萬年前才開始沈積)。同理[1][2]斷層也均切到頭嵙山層,所以[1]彰化斷層、[2]車籠埔斷層和[3]雙冬斷層三者形成的地質時代,都屬相當年輕的更新世。

     1935關刀山地震造成了二條新斷層;其一為從關刀山起向西南延伸約10公里長的屯子腳斷層,一為向東北延伸的紙湖獅潭斷層,延長約20多公里。今日從集集震央,向東北延伸也發現有國姓南港村之九份二山整個山頭的大崩移。它延伸多遠?是否也另具有從集集向西南延伸的斷裂?深盼野外工作者特別留意追蹤調查。

     介於[1][4]斷層,屬於新第三紀(包括中新世和上新世)為主之地層,岩性大都以砂岩和頁岩交替出現。其中普遍存在的頁岩地層,常是產生滑動面的主要岩層。一旦產生了逆衝滑動,當然上衝力連帶的將其路過的砂岩或礫岩一併切斷。再加上海岸平原地質區和西部麓山帶地質區(即DD’剖面上[1][4]斷層所界限的範圍)出露的岩層,比起[4]水長流斷層以東的中央山脈雪山山脈亞區出露岩層(以古第三紀岩層為主,包括始新世和漸新世地層)為新,膠結程度也比較差,所以當菲律賓海板塊由東南方向持續施力時,在[1][4]斷層範圍的地層內,製造新斷層的機會,將會比在[4]斷層以東的地層內為多。但並不表示較老地層中就完全不會產生新斷層,否則埔里天輪等地不致那樣災情慘重。況且這些較老地層又以砂岩地層為主,其砂岩與變質頁岩總厚度之比約為21。砂岩當然比頁岩更具脆性,所以在同樣應力條件之下,它更容易破裂。也許有些破裂面之產生,會連帶引起地震,說不定這是集集大地震後許多餘震都發生在雪山山脈亞區之主因。不過這裡倒要提醒各位一件事,不是每當一新斷層產生時,就應該伴隨一次新地震,這就讓斷層有所謂會引起地震斷層和不會引起地震斷層之分。

     集集大地震的震央,比起關刀山大地震,已經南移了約60公里(參看第一圖),這一次新竹縣由於位置已偏北,所以幾乎很少有地震災情的報導。這次地震既然新竹縣已倖免,於是就以南投縣取代新竹縣因而陪葬進來。以往關刀山大地震既名為新竹台中大地震,我認為此次集集大地震必也正名乎,理應稱為台中南投大地震。震央就像彈著點,那個地方被炸彈真正炸到,那個地方就屬最倒楣。災害程度大致隨著遠離震央之距離拉大而減少。祈求上蒼,往後彈著點(震央)永不在台澎金馬出現,否則下次震央再南移不到30公里遠,即可進入嘉義縣境內。萬一震央南移比30公里更多一點,則難保不發生嘉南嘉義台南)大地震。但唯一可確定的是不管震央偏北或偏南,受害的將都是我同胞。

 


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