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以震為鏡(四):講講看 地震考古多有趣?

本文由科技部補助,泛科學獨立製作

研究歷史地震,各地方稟報災情的奏摺是很重要的參考文獻,圖為1862年台南大地震沈葆禎奏報嘉義縣城隍神的文件。(圖片來源:臺灣地區歷史地震資料庫)

研究歷史地震,各地方稟報災情的奏摺是很重要的參考文獻,圖為1862年台南大地震沈葆禎奏報嘉義縣城隍神的文件。(圖片來源:臺灣地區歷史地震資料庫)

李柏昱 | 國立臺灣大學地理環境資源學系

「冬十一月,地大震。廿三日,雞籠頭、金包裏沿海,山傾地裂,海水暴漲,屋宇傾壞,溺數百人。」這段出自《淡水廳誌》的文字,記錄 1867 年基隆地區的地震與海嘯,雖然僅是寥寥數語,但在地震觀測進入有儀器記錄、客觀的「歷史」時代前,這樣的文字敘述是地震發生過少數的重要證據。本篇專題邀請到健行科技大學鄭世楠教授,帶領大家穿越歷史,回到那些早已湮沒的過去,從古籍的字裡行間,抽絲剝繭找出古地震塵封的裂痕。

大地的遙久傷痕-活動斷層

地球本身有癒合能力,鄭世楠教授舉例,地表就跟人的皮膚一樣,受傷後會結痂,如果這次受傷較深,下次很容易就從這邊發生撕裂傷。這些地球結痂的地方,就是「活動斷層」,找出這些斷層,並計算每次破裂之間的週期,地質學家就能掌握下次地震可能的時間。

但是,地震的再現周期對人類壽命而言太長了,經常是數百年到數千年。相較之下,台灣從荷據時代開始有歷史文獻紀錄 400 年,有地震儀器更只有 100 年,直到 1897 年第一部地震儀才由日本人所引進。此時,古地震便成為提供斷層活動週期重要的調查方法。

在進入儀器觀測時代之前發生的地震,都可列入「古地震」的範疇,其中可再分為「歷史地震」與「地震考古」,歷史地震指有歷史文獻紀錄的地震,時間尺度距今上百年到上千年;地震考古則利用化石定年、斷層槽溝等方式,找出年代更為久遠的地震,時間尺度可達上百萬年甚至是上億年之久。

字裡行間的地震紀錄

台灣從荷蘭人登陸開始了歷史時代,當時荷蘭東印度公司每日都有詳細的經營記錄,保存在《熱蘭遮城日記》(De Dagregisters van het Kasteel Zeelandia)中;清領時期則有各地官員災後上書朝廷申請賑災款的奏摺、地方縣誌或是文人遊記,晚清還有各國領事、報紙、貿易報告等記錄;此外,各地信仰中心的廟宇,經常是保存當地文史資料的重要資料庫,也是地震歷史紀錄的重要來源之一。

歷史文獻無可避免的必須考量其中記錄者的主觀意識,例如只有有感地震會被記下;而在人口稀少的地區,地震記錄也會較少。比方說,台灣開發由南往北發展,如果翻閱早期的地震記錄,台南紀錄的地震比其他地區都更多,但這並不代表台南地震最多,而是當地的文獻紀錄最久。此外,不少文獻會因為氣候潮溼而腐朽損壞,或著隨著保存的廟宇翻修而遺失,這些問題都會成為研究古地震的障礙。

另外,台灣由於政權更迭,許多地名在歷史潮流中屢次更換,也會因記述者的語言不同而改變。鄭世楠提到,1867年基隆地震時,當時上海租界區裡的外文報紙有報導這次地震,提到一個地名「Palm Island」,當時找了許久,才知道這個「棕櫚島」是指現今基隆和平島,但是在漢人社群中則稱社寮島;另外也有記錄提到「Pa tsien na小鎮損毀嚴重」,Pa tsien na指的又是哪裡呢?這是士林的舊名八芝蘭(Pattsiran),為平埔族「溫泉」之意,而後漢人再加上表示林野的「林」,合稱為「八芝蘭林」(Pattsiran-na),日據時期才改稱為士林。

為了研究地震儀尚未問世時的古地震,歷史文獻的交叉比對仍十分重要。歷史資料越多,就能評估各地地震的災害程度,並建立等震度圖,由於越靠近震央災害越慘重,按照經驗式比對,地質學家能按照災害的範圍估算地震規模。等規模與粗略的震央位置訂出來後,檢視附近有沒有現在已知的活動斷層,利用電腦進行類似地震規模的模擬,再與文獻記錄進行比對與考證。一旦有一定的吻合程度,就可以確認當時的地震規模與震央位置。

地震防災善盡人事

與其他災害不同,台灣有很多斷層在歷史中還沒發生過強震,相當危險。但是國家進行建設發展當然不可能等蒐集完幾百年的資料再來進行,各國多半是用短期的觀測資料,透過假設、外推,並設定一個安全係數導出防震規範的標準,再根據這個標準進行設計。

研究歷史地震的重要性就在於,當要評估時間尺度這麼長的問題時,歷史地震或地震考古的相關資料,能進行進一步的佐證,並設法延長有把握的地震觀測史,提供更為客觀周全的耐震標準。未來國家重大建設進行時,耐震係數就能依照現有的資料,計算出一個客觀的、科學的數據,讓主事者依據這個資料以及法規進行建設。

當然,地震觀測資料會與時俱進,標準也會一再改變,趨於嚴格,不用再於事後批判建設當時的錯誤決策,因為當時已經盡力做到當時已知最嚴格的標準。比如說,921地震以前台中石岡壩施工時,就有挖掘到車籠埔斷層,但是相關觀測資料不足,認為該斷層並不會錯動,中部地區的建築防震規範也偏低。

歷史地震猶如時代久遠的犯罪現場,現代福爾摩斯必須從浩瀚古籍的字裡行間中,找出地震發生過的證據。很多時候,對於古地震的位置、規模,甚至到底有沒有這場地震,地震考古學家莫衷一是。這些懸而未決的歷史懸案,何時能解?(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。