集集大地震地表強地動動態模擬
 
黃柏壽
中央研究院地球科學研究所
 
 
分析大地震的發生及震波傳播的詳細過程,需要高解析率之地表強地動在時空上的分佈為依據。在以往的研究中,由於地震站密度不足,地震學家利用各種假定以補足時空的空缺,並據以推測地震的發生過程及傳播。因此使用相同的地震資料卻獲得大異其趣的結論相當常見。921集集大震的地震學觀察將可釐清這方面的爭議,並提供更精確的震源破裂過程及震波傳播現象的分析。中央氣象局數年來大力建設,目前分佈全島共計六百多部地震儀的強地動觀測網,在這次地震中真正發揮了功能。本研究利用其所收集之資料重建的地動時空分佈圖為全世界首例。利用地動時空分佈的動畫表現,可重建地表地動之動態傳播過程。

利用地動時空分佈分析車籠埔斷層線周邊的地表地動情況(圖一),可以清楚看出921集集大震所造成的地震斷層之能量釋放過程。地震起始的前十多秒鐘所釋放的能量較小並侷限在震央(集集)附近,在二十秒左右地震斷層才開始大規模的釋放能量。此時斷層由南往北連續破裂,主要的能量釋放約在地震發生後45秒左右停止。這次地震的大規模能量釋放主要集中在斷層的北端,這也說明了石岡、新社、東勢地區雖然遠離震央(集集)仍災情慘重。地震波傳播到各地的振動大小及時間受到地下構造及距離的雙重複雜變化影響。由地震波在地表的時空分佈可以看出除了震央區以外,彰化、雲林地區在這次地震中受到強烈震波衝擊及軟弱地層放大現象明顯。由於台灣地區地質構造複雜,形成震波傳播現象複雜,台北地區受到盆地放大效應的作用,震波有集中放大的現象。值得注意的是在這次地震中,台北地區受到主要強烈震波搖撼是發生在地震起始後約70秒左右(圖二)。

地震儀所記錄的地震資料只能代表各單一空間點的地動時序分佈。以往地震學家分析地震主要依據這些個別的〝一維〞資料。本研究所重建的地表強地動時空分佈圖,就此一觀點而言,為一種〝二維〞的地震記錄,其可提供地震學家更寬廣的角度以研究各種地震相關現象。