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臺大與法國團隊發現:地表的侵蝕作用可能會刺激地震的發生

2014/11/24 | |
SALVADOR EARTHQUAKE

credit: “ElSalvadorslide"。 使用來自 維基共享資源。

長期以來,科學家們一直懷疑地表的侵蝕作用,包括河川的侵蝕搬運,以及土石流的發生等等,可能會影響地殼深部的應力平衡,進而影響地震活動的發生。然而過去由於缺乏資料,這個假設一直無法得到證實。臺灣地區由於地處板塊交界,加上位於雨量豐沛的熱帶季風氣候區,過去的研究資料顯示地表的侵蝕作用相當快速,自然便成為驗證這一假說最佳的所在。

臺灣大學地質科學家徐澔德副教授與法國三位學者合作,利用徐澔德過去針對台灣地區活動斷層調查所得的資料,搭配文獻中記錄的臺灣地區侵蝕速率,運用力學模型模擬的方法,成功的證明地表的侵蝕作用可以對於活動斷層造成顯著的應力變化,進而影響地震活動的發生。舉例來說,台灣西南部具有每年高達一公分以上的侵蝕速率,其所造成的斷層應力變化,大約可以使得斷層發生下一次大地震的時間提早十分之一。

這個重要的發現,由徐澔德以及三位分別來自法國雷恩第一大學(Université Rennes 1),巴黎地球物理研究所(Institut de Physique du Globe de Paris, IPGP),以及法國蒙佩利爾第二大學(Université Montpellier II)所組成的研究團隊,共同發表於2014年11月21日出版的頂尖期刊《自然-通訊》(Nature Communications)。

徐澔德表示,最近十多年以來,全球地球科學學界最熱門的研究方向之一,便是在了解地球深處的構造作用、地表進行的侵蝕與堆積作用、以及大氣循環所造成的氣候變化這三種作用在時空上的互相影響與平衡。舉例來說,造山運動所形成的高山會阻擋水氣,進而影響區域的氣候;然後區域氣候的改變,例如雨量的增加,又會影響河流的侵蝕、搬運與沉積作用;最後由於侵蝕與堆積作用的變化,可能會造成區域的地形地貌改變,影響地質構造的活動性,進而使得造山作用的特性產生變化。這些複雜的相互影響,一般都認為主要作用於數十萬、數百萬、乃至於是千萬年的長期時間尺度下,然而這次研究團隊的成果顯示,即便是在數百年的短時間內,地表侵蝕作用對於構造以及地震作用的影響依然能夠非常顯著。

徐澔德進一步說明指出,臺灣地區由於主要的活動斷層都以逆衝斷層為主,這些斷層的活動類似於產生九二一集集地震的車籠埔斷層,都是斷層面以上的岩層沿著斷層面向上移動。在這種狀況下,地表上蓋在斷層面上面的岩層重量大小,便是影響斷層是否再度活動的一個重要控制,若是地表河流的侵蝕速率很快,上覆的岩層就會很快的減少,使得斷層的活動阻礙降低,進而誘發地震活動。研究團隊認為,相較於每年固定的河流侵蝕,由於颱風或暴雨作用產生的大規模土石流等劇烈侵蝕作用,可能會對地震活動造成更大的影響。去年在美國猶他州的賓漢峽谷銅礦(Bingham Canyon Mine)發生了極大規模的崩塌事件,該事件誘發了當地許多地震活動,這現象正符合了研究團隊的發現。

本研究主要是在行政院科技部與臺灣大學的經費支助下完成,詳細的研究成果請參閱2014年11月21日發表於《自然-通訊》(Nature Communications)期刊的全文:Erosion influences the seismicity of active thrust faults, Steer, P., Simoes, M., Cattin, R. and Shyu, J. B. H., Nature Communications, 21 November 2014, DOI:10.1038/ncomms6564

來自台大新聞稿

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