本期Nature科學期刊報導台灣地質研究團隊研究成果台灣車籠埔斷層鑽井計畫發現大地震發生的地點和錯動情況可能重演應建立預警系統避免斷層帶附近興建橋樑大型公共建築可將災害減到最小

國際知名的「Nature」(自然)科學期刊於11月23日(星期四) , 刊載了台灣地質科學研究團隊所成功建立出921地震的「地震破裂模型」的研究成果。這個由國科會全力支持的研究計畫,在臺大地質科學系宋聖榮教授,中央大學的研究團隊、以及美日德學者共同合作,從2004年1月起在台中大坑,進行地表下兩公里深的車籠埔斷層深井鑽探計畫,歷經兩年的時間,研究結果終於出爐。由於台灣過去並未有超過『公里級全程取岩芯』的經驗,2公里全程取岩芯之重大計畫對鑽井技術人員和參與計畫的研究員、學生們都極富挑戰性,故在計畫執行過程中每個人都戰戰競競的。這也是本土科學家研究發生在台灣本土的國際科學問題,一項重要的成果。

耗資一億兩千多萬的深井鑽探計畫,取出了幾個主要斷層帶的岩心,並且在1111公尺下,成功取得了一段921地震的斷層滑移面。研究團隊發現12公分的滑移帶至少滑過33次,同時每一層的形貌都非常類似,這個證據不僅顯示"地震"會重複發生,並可以直接證實"地震"喜歡在「老地方」發生。長期以來科學家並沒有實證資料可以佐證,只能夠以片面的假設方式說明,而車籠埔斷層的研究提供了最直接而準確的數據,建立出正確的「地震破裂模型」,對於地震行為的瞭解以及地震的預測是一大突破。

本鑽井計畫也獲得國際陸地鑽探組織(International Continental Drilling Project, ICDP)協助,列入ICDP全球陸地科學鑽井群中,並由設於德國的總部提供:鑽井過程網路登錄系統及岩芯掃瞄儀,以及美國地質調查所提供許多技術及人員培訓之支援。現場取出岩心後,即刻進行網路登錄、岩芯描述、岩芯照相掃描、封存裝箱,也同時在現地進行:氣體分析、流體分析、溫度量測和應力量測,並取小段岩芯保存於無氧的標本盒內,作為日後井底微生物分析工作。岩芯分析完成後,已全數送回台灣,儲存於臺大地質科學系。

本研究的另一重點,是透過電子顯微鏡觀測,來分析斷層帶岩石顆粒的磨碎,需要多大的能量、減低多少摩擦力、以及岩石中有多少化學反應在進行等。研究發現,921大地震能量高達11.6佰萬焦耳/每平方米,其中卻只有6%的能量引發了滑移量,而導致斷層的錯動,其餘的都反應在熱及震波的釋放。由黏土礦物分析得知,地震斷層發生時的溫度可能超過攝氏1100度,把斷層帶的岩石融熔形成假玄武玻璃及斷層泥,其滲透率比一般低1至2數量級,顯示有可能引發溫度遽增,造成超高壓流體暴增甚或汽化(thermal pressurelization)現象,並快速弱化斷層帶,導致巨量錯動。

921大地震已經過了7年時間,國內的地質學者積極研究車籠埔斷層的運動,本次首度公開鑽井開挖斷層的探測結果。研究團隊發現,車籠埔斷層是一個會重複運動的斷層,換言之,地震的發生不是移動式,而是有重複性,大地震有可能會再發生。發現是地震災害評估的最好依據。如果幾百年後九二一大地震再次發生,發生的地點和錯動情況可能重演,可能會帶來類似的災害,因此,加強對地震斷層的相關研究,建立預警系統,斷層帶附近避免興建橋樑、大型公共建築、以及高樓層建物,可期望將地震自然災害減到最小的地步。

原文詳見: Kuo-Fong, Ma, Hidemi Tanaka, Sheng-Rong Song, Chien-Ying Wang, Jih-Hao Hung, Yi-Ben Tsai, Jim Mori, Yen-Fang Song, Eh-Chao Yeh, Wonn Soh, Hiroki Sone, Li-Wei Kuo & Hung-Yu Wu (2006) Slip zone and energetics of a large earthquake from the Taiwan Chelungpu-fault Drilling Project, Nature vol. 444, no. 23, pp.473-476. doi:10.1038/nature05253。