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以震為鏡(二):找找看 活動斷層在哪裡?

本文由科技部補助,泛科學獨立製作

挖掘斷層槽溝,是研究活動斷層特性與活動周期最主要的方式,圖為竹山車籠埔斷層槽溝復原後的模樣。(圖片來源:作者)

挖掘斷層槽溝,是研究活動斷層特性與活動周期最主要的方式,圖為竹山車籠埔斷層槽溝復原後的模樣。(圖片來源:作者)

李柏昱 | 國立臺灣大學地理環境資源學系

2014年,久未經過大地震洗禮的台灣人,似乎正逐漸淡忘地震的威脅。然而,在我們腳底下,板塊的擠壓作用從未停歇,過往的歷史中,每隔30~40年,台灣就會發生一次災情慘重的災害性地震,都由「活動斷層」引起。本次專題邀請到台灣大學地質科學系的陳文山教授,帶領我們認識這些蟄伏於地底的巨大禍害。

活動斷層:強震的孕育地

在國高中地球科學課本中,想必已經見過什麼正斷層、逆斷層、平移斷層……等等,但這個「活動斷層」又是何方妖孽?地質學家為什麼要這麼擔心活動斷層?其實,前面提到正斷層、逆斷層,是將斷層依據它兩側岩層位移的方式來劃定;活動斷層顧名思義,是將斷層依據它「活動的可能性」,把那些就地質年代而言「很年輕」、且未來極有可能再次錯動、再次引發地震的斷層找出來。換句話說,活動斷層就是未來最有可能發生大地震的的斷層。

由於各國所處的地質構造環境、遭遇之自然災害以及國情有所不同,對於活動斷層有各自不同的定義,但至少都包含「近期錯動的時間基準」,以及強調「未來再發作或再活動的可能性」兩大部分。目前台灣對活動斷層的定義是:「一萬年來錯動過一次(第一類活動斷層)或十萬年以來錯動過兩次(第二類活動斷層)」,在各先進國家中定義算是最寬鬆的,舉例來說,美國的活動斷層定義為「50萬年內錯動過兩次」,而日本則是「40萬年內錯動過兩次」。

活動斷層的蛛絲馬跡

活動斷層既然這麼危險,如果從我家底下經過不就慘了?台灣的活動斷層到底在哪些地方呢?大家可以到中央地質調查所「大地裂痕的守護者」網頁,看看自己家附近有沒有活動斷層躲藏。大體而言,台灣的活動斷層分布於兩大區域:西部平原區到麓山帶,以及花東縱谷。由於台灣人口與都市多集中在西部,故西部的活動斷層災害威脅程度遠高於東部。

想要找出活動斷層,可以運用地質與地形的理論與技術判斷,包含地球物理、水文地質、地球化學、遙測與歷史資料、各種地表地質地形(如河道、沖積扇等)的錯移、地震統計資料、大地測量所測出的位移等等。目前中央地質調查所確定台灣的活動斷層一共有33條,不過,陳文山教授認為這個數字是低估的保守估計值,他推測台灣至少還有十多條活動斷層未被發現與確認,總數可能高達50~70條。然而,僅僅知道活動斷層的存在與分布,並不能告訴我們斷層何時會錯動,這時就必需針對斷層再深入研究。

掌握過去再現周期,預測未來地震機率

活動斷層每次發生地震後就會休息一段時間累積能量,可能是幾百年、幾千年、甚至是上萬年,然後再鬧一次脾氣,所以當一塊斷層沉寂越久,就距離下次錯動的時間點越近,距離「定時炸彈」的引爆時間就越短。為了研究活動斷層的特性並計算其威脅程度,長時間監測斷層並估計斷層的錯動周期是地質學家的一項重要工作。

想要找出活動斷層的再現周期,最直接的方法就是到野外去直接把斷層開腸剖肚。聽起來有點殘忍,但透過這種斷層槽溝的挖掘,配合地質年代定年,地質學家得以找出同一條斷層上次、上上次、上上上次……大致的活動時間,就能推斷出這條斷層的再現周期。只要找出周期,地質學家就能估算下次斷層甚麼時候會「鬧脾氣」,用機率的方式告訴大眾,這條斷層在未來30年內,有多少%的機率會發生大地震。

不過,事情總不會如此美好。想要挖掘斷層槽溝,首先必須知道斷層在地表的精確位置,很多時候根本就不知道活動斷層在哪裡,因為早已經被埋在地底深處了。再來,就算知道斷層就在那邊,但地主並不願意讓你開挖,畢竟知道斷層從這邊經過,誰還願意買他的土地或房子?第三,斷層槽溝經常遭遇地下水干擾挖掘工作,挖下去就變成湧泉。第四,能引發大地震的斷層長達數十到數百公里,挖掘地點不見得是錯動量最大的地方,規模推估的結果可能誤差極大。最後,想對付活動斷層,銀彈一定要夠多,每年至少需要上百萬的金費,民間或地方政府的財政無法負荷,勢必需要由中央政府主導。

眾多限制下,目前台灣33條活動斷層中已知周期的只有3條,分別是池上斷層(50~120年)、瑞穗斷層(170~210年),以及車籠埔斷層(200~400年)。至於威脅台北的山腳斷層、威脅高雄的旗山斷層、威脅台中的彰化斷層等,都還沒有相關資料。

問題癥結點,在於政府不重視

然而,對於活動斷層的調查,台灣的政府一點都不積極,甚至在組織改造還把中央地質調查所降級為環境資源部下轄的中央第四級單位,變成水土保持及地質礦產署下的「組」的單位。世界其他各國地質調查皆置於重要地位,因為地質調查是國土開發與利用的根本,有完整的地質資料,才有辦法進行後續的土地利用規劃與開發。

例如,美國的地質調查所(USGS)直屬聯邦政府,所有地質災害、地下水、礦產都是其管轄範圍。在中國,有關地質的中央部門就有兩個:國土資源部以及直屬於國務院的中國地震局。

活動斷層研究對於防災最重要的意義之一,在於能提供趨吉避凶的指引,修正國土開發計畫以及建築物防震規定。日本與美國加州都耗費鉅資將所有活動斷層調查清楚,把每個斷層未來發生地震的可能規模與機率都計算出來,並公告周知保持資訊透明,民眾隨時都能上網查詢。台灣政府的輕忽態度,讓民眾即使居住於危險地帶而不自知,時鐘滴答作響,下次災害地震步步進逼,921至今已過了15年,正好是台灣災害性地震平均周期的中點,針對台灣活動斷層的詳細調查,已刻不容緩。(本文由科技部補助「新媒體科普傳播實作計畫─重大天然災害之防救災科普知識教育推廣」執行團隊撰稿)

 

本文原發表於行政院科技部-科技大觀園「專題報導」。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!

責任編輯:鄭國威|元智大學資訊社會研究所

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關於作者

李柏昱

成大都市計劃所研究生,現為防災科普小組編輯。喜歡的領域為地球科學、交通運輸與都市規劃,對於都市面臨的災害以及如何進行防災十分感興趣。