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未知的盲斷層,隱形的地震威脅

今年臺灣中部的地底下可不平靜,3月27日、6月2日接連的兩起地震,不禁會讓人懷疑,到底是哪條斷層在作祟呢?氣象局與許多學者都認為可能不是在地質圖上看到的斷層,而是地底下的盲斷層的錯動引發地震。所以,我們先來了解一下,何謂盲斷層。

盲斷層(blind thrust fault)示意圖,地底下的斷層並未出露到地表,在接近地表處產生褶皺(fold)。在深處發生錯動產生地震時,在地表並不會有斷層錯動的痕跡。圖片來源:USGS美國地質調查所。

盲斷層,顧名思義,就是我們無法看到它,但是地底下仍然受到強大的應力擠壓產生斷層,只是因為還未發展至地表,地質學家無法從地表觀察到露頭,因而無法確認其斷層位置。而造成這樣的原因,是地底下的岩體受到擠壓破裂產生斷層,但錯動無法完全貫穿上覆的岩層,僅造成地表有些許的隆起、背斜褶曲等現象。當然,有些時候,更難從多變的地貌,觀察到盲斷層所造成地表的些微變動。

多數的盲斷層型態為逆衝斷層,而在美國地質調查所USGS裡的名詞blind thrust fault就是特指為沒有出露地表的逆衝盲斷層。不過盲斷層未必只有這種型態,2010年3月4日發生在高雄,規模6.4的地震,就是走向滑移斷層型式的盲斷層所引起的地震。

在1987年發生在Whittier Narrows 的地震,以及1994年的北嶺地震(Northridge earthquake),讓科學家們懷疑在洛杉磯附近存在一個盲斷層,除了利用震波測勘,也利用了GPS測量了地殼的運動變化(黑色箭頭),發現盲斷層的存在(紅色虛線)。(圖片來源:UNAVCO網站)

不會因為它是盲斷層,我們就完全無法觀察到。地震過後的餘震通常會沿著該次地震所破裂的斷層面發生,以上述2010年3月4日高雄地震為例,利用它的餘震分布,我們便可以得知地底下十幾公里處斷層大致的破裂情形,進而推估可能的斷層面,2010年3月4日高雄地震的震央附近的現地,在地震過後並無明顯的地表破裂,而過去震央附近也未觀察到斷層的露頭,因而無論在中央氣象局與中央地質調查所的公開報告中,皆認為這次的震源發生在走向滑移的盲斷層之上。

除此之外,利用震波測勘、大地測量等地球物理的研究方法,也可提供部分佐證。但要在地底下盲斷層錯動之前預先發現它,可以說是如同大海撈針,畢竟要針對一個地區做像震波測勘這樣的探測,也得要斷層面上先發生了地震,或地表有明顯的地質起伏才有深入調查的參考與根據,以目前的科技仍難以探測到未知的盲斷層,還有待科學家發展出更先進的探測或觀測技術。

雖然要找到盲斷層如同要去精準預測地震一樣困難,不過就目前的地震觀測的技術其實已經能偵測到許多小規模的地震,因此無論是今年3月27日的地震、6月2日的地震,皆能由餘震的分布找到特定的線形排列,也可以將當地過去的地震紀錄重疊起來,利用不斷累積的地震資料加以分析,隱身在地底下的盲斷層也會漸漸的顯露身影。

(本文原發表於行政院國家科學委員會-科技大觀園「科技新知」。歡迎大家到科技大觀園的網站看更多精彩又紮實的科學資訊,也有臉書喔!)

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關於作者

潘昌志

「你地質系的?」不,但我待過地質所,而且還是海研所的碩士。無論在氣象局、小牛頓…都一樣熱愛地科與科普。現在從事試題研發工作,並持續在《地球故事書》、《泛科學》、《國語日報》等專欄分享地科的各種知識,想以科普寫作喚醒人們對地球的愛。