有地震！你感覺到了嗎？

今年 2 月 6 日，土耳其大地震的影像，透過國際媒體、社群網路不斷轉發，讓世人再次感受到大自然的無情，也讓身處地震帶上的台灣，重燃關於地震的防災意識。

而同樣身處地震帶上的我們，對於地震又理解多少呢？

這次土耳其的地震規模有多大？

今年２月 6 號，土耳其當地時間凌晨四點，發生了地震矩規模（Mw） 7.8 的強震（美國地質調查局 USGS 的測定數據）；震央位於土耳其南部與敘利亞接壤，有著 170 萬人口的加濟安泰普省，震源深度僅僅只有 17.9 公里，屬於極淺層地震。

不幸的是，大約 9 小時之後，距離震央東北方不到 100 公里的地方，再度發生規模 7.5 的地震，深度甚至只有 10 公里，最大震度甚至高達麥卡利震度的 Ｘ 度，相當於台灣的 7 級地震。

光是在土耳其境內，強震造成四萬一千多人死亡、十萬多人受傷，是土耳其百多年來死亡人數最多的地震。

土耳其為什麼會發生大地震？

地球表面包含地殼和一小部分的地函質地剛硬的地方，被稱為「岩石圈」，它並不是完整的一塊，而是分裂許多個「板塊」。中洋脊新生的海洋地殼會推著兩側的板塊不斷向外擴，最終在海溝下沉回到地函，完成循環。

然而，這些板塊彼此運動的速度和方向並不一致，彼此之間會有碰撞、擠壓、摩擦、分離等等的相對運動，形成相互碰撞的「聚合型板塊邊界」、相互分離的「分離型板塊邊界」以及水平錯動的「轉形型板塊邊界」（Transformation Fault，臺灣中學課本常翻作「錯動型板塊邊界」）。

實際攤開地圖，土耳其大部分區域都位在高原上；但在腳底下，土耳其的土地正不偏不倚的落在四個板塊的交界處：北邊的歐亞板塊、南方有阿拉伯板塊、西南方是非洲板塊，大部分國土則位於安納托利亞板塊上。

這些板塊相互推擠，創造了土耳其豐富的高原地貌，也造就了頻繁的地震。

地震發生的原因不只是因為板塊碰撞

我們常以「板塊的碰撞」作為地震的原因，雖然板塊運動確實會伴隨地震發生，卻不能直接解釋地震發生的機制。

板塊新生及重回地函的地方，構成了板塊的交界，它可以是中洋脊、海溝，如果該二板塊交界處的兩側都是陸地，則可能擠壓形成山脈。

就像拿兩塊吐司互相擠壓，會變形的，不是只有接觸面而已，整塊吐司都會因為兩側施加的壓力，在各處形成變形、甚至破裂。而這個破裂面，就是斷層；斷層錯動的瞬間，就會引發地震。

因此，斷層不一定要位於板塊交界上，而是只要岩層有受力的地方，就有可能產生斷層，它可以位在板塊交界的「附近」，也可以是位在遠離板塊交界的地方。

當然，因板塊的相對運動容易讓應力累積在板塊交界處，在板塊交界附近的斷層數量也就比較多。

這次土耳其錯動的斷層是？

前面提到，土耳其剛好就位於安納托利亞板塊、歐亞板塊阿拉伯板塊與非洲板塊的交界處。由於阿拉伯板塊長年向北運動，又受到北方歐亞板塊的阻擋，因此被迫轉向西北方推擠安納托利亞板塊，使得土耳其國土被逆時針擠出。

在四個板塊的相互推擠下，土耳其境內形成兩條較大的岩層破裂帶，一條是東南方的「東安納托利亞斷層系統（EAF）」，另一條則是橫貫整個國境北部「北安納托利亞斷層系統（NAF）」。

這次土耳其大地震的事發地「東安納托利亞斷層」，形成的主要原因正是阿拉伯板塊長年向西北推擠安納托利亞板塊所產生的應力，使得岩層沿著板塊邊界，以東北西南的方向破裂。除此之外，在這條斷層的北側也發展出好幾條東西方向延伸的破裂面，形成東安納托利亞斷層的分支，也是這次大地震第二次主震發生的位置。

根據美國地質調查所的紀錄，這些破裂面，已經超過一百年沒有明顯的地震發生，表示這附近的岩層，已經長期處在應力累積、沒有宣洩的狀態。在阿拉伯板塊持續向北推擠的形況下，岩層終究無法承受，並沿著「東安納托利亞斷層系統」的數條破裂面發生水平方向的錯動，造成了這次的地震。

根據歐洲的人造衛星影像結果，這次錯動的程度之驚人，第一次主震發生的地方，地層左右位移了六公尺，第二次主震更到達八公尺。

為何地震為何總是突然發生，
而不是緩慢的釋放應力？

現在最廣為人知的地震理論，是在 1906 年舊金山大地震時，美國的地質學家李德，觀察加州的畜牧農場的圍籬在地震後發生的錯位情形，並於 1911 年提出了「彈性回跳理論」；其認為斷層附近的岩層先是受到某種外力而發生變形，當斷層面的摩擦力最終無法抵抗外力時，岩層將沿著斷層面一口氣錯動、釋放累積的能量，就產生了地震。

有了這個理論，我們還能推測，已經存在的斷層因為本身就是岩層破裂的地方，結構較為脆弱，當岩層繼續受到外力擠壓變形，就容易再次沿著斷層方向錯動。就像是一片玻璃摔過之後，裡面產生微小的裂痕，雖然玻璃沒有碎掉，但可以預期，如果這塊玻璃再摔到一次，這些微小的裂痕可能就變成了破口，甚至徹底碎裂。

至於讓斷層附近的岩層變形的「外力」除了板塊運動外，地表的侵蝕作用、火山活動等，都是可能的原因。

台灣為什麼有許多斷層？

回頭看，位於板塊交界帶上的台灣，在菲律賓海板塊與歐亞板塊的擠壓下，從北到南遍布了大大小小的斷層。根據經濟部地質調查所在 2021 年公佈的數據，台灣共有 36 條活動斷層。

至於板塊交界處則是在花東縱谷。菲律賓海板塊與歐亞板塊的邊界，從北方的琉球海溝劃過台灣的下方，向南延伸到馬尼拉海溝；在地表上，這條邊界一路從花蓮北端貫穿整個花東縱谷平原。

從一千五百萬年前開始，菲律賓海板塊就不斷地朝西北方向推擠，如今仍以每年 7～8 公分的速度，向著歐亞板塊邁進，海岸山脈也因此不斷衝向中央山脈。

我們可以將台灣岩盤的變形狀況想像成是推土機推雪：海岸山脈是推土機，中央山脈則是雪堆。當推土機推著雪堆向前行時，雪堆前、後和底部的變形最強烈。在海岸山脈的推擠下，變形量最高的地方集中在西部平原、花東縱谷以及中央山脈的底部。由於中央山脈底部岩層溫度過高，只會產生變形；而西部平原、花東縱谷則成為了斷層最密集、地震好發的地方。

和土耳其一樣身處地震帶的我們，除了讚嘆大自然的鬼斧神工之外，具備更健全的地震知識、學習如何與地震災害共處，並盡可能降低地震帶來的傷害，成了我們每個人的重要課題。

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本文由 交通部氣象局 委託，泛科學企劃執行。

某天，阿雲跟阿寶分享了一個通訊軟體上看到的資訊：

阿雲：「欸，你知道最近有個傳言說，花蓮有 7.7 級地震，如果發生的話台北會有 5.0 級的震度耶！」

阿寶：「蛤？那個傳言也太怪了吧，應該是把規模和震度搞混了！」

震度：量度地表搖晃的單位

確實常常有人把地震的規模跟震度搞混，實際上，因為規模指的是地震釋放的能量大小，所以當一個地震發生時，它的規模值已經決定了，只是會因為測量或計算的方式不同，會有些許的數字差異，而一般規模計算會到小數點後第一位，故常會有小數點在裡面。然而震度指的意思是地表搖晃的程度，度量表示方式通常都是以「分級」為主，比如國外常見、分了 12 級震度的麥卡利震度階，就是用 12 種不同分級來描述，而中央氣象局目前所使用的震度則共分十級，原先是從 0 級到 7 級，而自 2020 年起，在 5 級與 6 級又增了強、弱之分，也就是震度由小而大為 0-1-2-3-4-5弱-5強-6弱-6強-7 等分級，所以在表示上我們以整數 + 級或是強、弱等寫法，就可以區分規模和震度，不被混淆了！

而為什麼專家常需要強調震度和規模不一樣？那是因為震度的大小，是受到許多因素的影響。地震發生後，造成地表搖晃的主要原因是「地震波」傳來了大量能量，規模越大的地震，代表的就是地震釋放的能量越大，就像是你把擴音的音量不斷提高時，會有更大的聲音傳出一般。所以當其他的因素固定時，確實會因為規模越大、震度越大。

可是，地震波的能量在傳播過程中也會慢慢衰減，就像在演唱會的搖滾區時，在擴音器旁往往感覺聲音震耳欲聾，但隔了二、三十公尺之外，音量就會變得比較適中，但到了會場外，又會變得不是那麼清楚一樣。所以無論是地震的震源太深、或是震央離我們太遙遠，地震波的能量都會隨著距離衰減，一般來說震度都會變得比較小。

「所以，只要把那個謠言的台北規模 5.0 改為震度 5 弱，說法就比較合理了嗎？」阿雲說。

「可是，影響震度的因素還有很多，像是我們腳下的岩石性質，也是影響震度的重要因素。」阿寶說。

場址效應：像布丁一樣的軟弱岩層放大震波

原本我們都會覺得，如果地震釋放能量的方式就像是聲音或是爆炸一般，照理說等震度圖（地表的震度大小分布圖）上會呈現同心圓分布，但因為地質條件的差異，分布上會稍微不規則一些，只能大致看出震度會隨著離震央越遠而越小。地震學上有一個專有名詞叫做「埸址效應」，指的就是因為某些特殊的地質條件下，反而讓距離震央較遠的地方但震度被放大的地質條件。其中最常見的就是「軟弱岩層」和「盆地」兩種條件，而且這兩種還常常伴隨在一起出現，像是 1985 年的墨西哥城大地震，便是一個著名的例子。

墨西哥城在人們開始在這邊發展之前，是個湖泊，湖泊中常有鬆軟的沉積物，而當湖泊乾掉之後，便成了易於居住與發展的盆地。雖然 1985 年發生的地震規模達 8.0，但震央距離墨西哥城中心有 400 公里，照理說這樣的距離足以讓地震波大幅衰減，而地震波傳到盆地外圍時，造成的加速度（PGA）大約只有 35gal，在臺灣大約是 4 級的震度，然而在盆地內的測站，卻觀測到 170gal 的 PGA 值，加速度放大了將近五倍，換算成震度，也可能多了一至二級的程度，也造成了相當程度的災情。盆地裡的沉積物，就像是裝在容器裡的布丁一樣，受到搖晃時，會有更加「Q 彈」的晃動！

因此，在臺灣，雖然臺北都會區並沒有比其他區有更多更活躍的斷層，但地震風險仍不容小覷，因為臺北也正是一個過去曾為湖泊的盆地都市，仍有一定程度的地震風險，也需要小心來自稍遠的地震，除了建築需要有更強靭的抗震能力，強震警報能提供數秒至數十秒的預警，也多少讓人們能即時避災。

斷層的方向與震源破裂的瞬間，也決定了等震度圖的模樣

阿雲似懂非懂的接著問：「可是啊，為什麼有的時候大地震的等震度圖長得很奇怪，而且有些時候震度最大的地方都離震央好遠呢！也太巧合了吧？」

「這並不是巧合，因為震央下方的震源，指的其實是地震發生的起始點，並不是地震能量釋放最大的地方啊！」阿寶繼續解釋著。

「蛤！為什麼啊？」阿雲抓抓頭，一邊思考著。

地震是因為地下岩層破裂產生斷層滑動而造成的，雖然不是每個地震都會造成地表破裂，但目前科學家大多認為，地震的破裂只是藏在地底下，沒有延伸到地表而已，而且從地震的震度，也可以看出地底下斷層滑移的特性。

斷層在滑動時，主要的滑動和地震波傳出的地方，會集中在斷層面上某些特定的「地栓」（Asperity）之上，這些地栓又被認為「錯動集中區」，而通常透過傳統的地震定位求出來的震源，其實只是這些地栓中，最早開始錯動的地方。但實際上，整個斷層錯動最大的地方，往往都不會在那一開始錯動的地方，就像是我們跑步時，跑得最快的瞬間，不會發生在起跑的瞬間，而是在起跑後一小段的過程中，而錯動量最大的區域，才會是能量釋放最大的地方。而或許是小地震的地栓範圍小，震央幾乎就在最大滑移區的附近，因此也看不太出來，通常規模越大，震源的破裂行為會隨著時間傳遞，此效應才會越明顯。

那麼斷層上的地栓位置能否確認？這仍是科學上的難題，但近年來科學進展已經能讓我們透過地震波逆推斷層上的錯動集中區，至少可以透過地震波逆推斷層破裂滑移的型式，得以用來比對斷層破裂方向對震度分布的影響。以 2016 年臺南—美濃地震為例，最大錯動量的地區並不在震央所在的美濃附近，而是稍微偏西北方的臺南地區，也就是因為從地震資料逆推後，發現斷層在破裂時是向西北方向破裂。而更近一點的 2018 年花蓮地震，錯動量大、災害多的地方，也是與斷層破裂方向一致的西南方。

透過更多的分析，現在也逐漸發現破裂方向性對於大地震震度分布的影響確實是重要議題。而雖然我們無法在地震發生之前就預知地栓的位置，但仍可從各種觀測資料作為基礎，針對目前已知的活動斷層進行模擬，就能做出「地震情境模擬」，並且由模擬結果找出可能有高危害度的地區，就能考慮對這些地區早先一步加強耐震或防災的準備工作。

多知道一點風險和危害度，多一份準備以減低災害

但是，直到目前為止，我們仍無法確知斷層何時會錯動、錯動是大是小。科學能給我們的解答，只能先評估出斷層未來的活動性中，哪個稍微大一些（機會小的不代表不會發生），或者像是斷層帶附近、特殊地質特性的場址附近，或許更要小心被意外「放大」的震度。而更重要的是，當地震來臨前，先確保自己的住家、公司或任何你所在的地方是安全還是危險，在室內要小心高處掉落物、在路上要小心掉落的招牌花盆壁磚、在鐵路捷運上要注意緊急煞車對你產生的慣性效應…多一些及早思考與演練，目的就是為了防範不知何時突然出現的大地震，在不恐慌的情況下保持適當警戒，會是對你我都很重要的防震守則！

【參考文獻】

• 地震來臨躲不躲？！—何謂震度
• 臺灣的新地震震度分級制度
• 地震來了臺北特別晃？關於盆地的場址效應- PanSci 泛科學
• 場址效應
• 中華民國內政部消防署全球資訊網->不同情境下避難原則
• 地震災害及成因
• 【專欄】地動山搖的前一秒 – 中研院訊
• 第十六屆旺宏科學獎成果報告書
• 震央在美濃，為什麼台南災情最嚴重？超級電腦找出原因
• 地震來襲往哪躲？別再相信「生命三角」最安全！——《地震100問》 – PanSci 泛科學
• 網傳]地震發生時要躲「黃金三角」或「生命三角」，這真的是正確的嗎?

4/18 日晚間大約十點左右，連續發生兩個「感覺有點晃」的地震，中央氣象局在震後不久也立刻發布地震報告圖，清楚列出地震的芮氏規模以及各地的震度分級。眼尖的你或許會發現，最大震度所位在的花蓮縣水璉，震度分級為「6 弱」，這是台灣新制震度上路後，第一次測得 6 弱的震度。

其實，在去年元旦起，中央氣象局便已經採用新制的震度分級了！不過，舊的分級用了這麼多年，好端端的為什麼突然說換就換呢？這就要從地震的「震度」開始說起！

「震度」決定你家晃不晃

當地震發生時，最常聽到的兩個名詞就是「規模」和「震度」。

規模指的是地震所釋放的能量多寡，因此無論今天我們所在的位置與震央距離多近或多遠，規模並不會因此而改變，同一個地震，各地所測得的規模都是一樣的。

但震度不一樣了，它指的是當地震發生時各地的搖晃程度，簡單來說，今天我們距離地震發生的位置比較近，我們的震度就有可能比較大；而我們距離地震發生的位置比較遠，我們的震度就有可能比較小。（這裡說的都是「有可能」！因為影響震度的原因不僅僅是距離，底下岩層性質等其他因素也有可能造成震度的改變）

也因此，地震發生時，各地所測得的震度便會產生差異，在民國 109 年以前，我們將震度分成 8 級，從 0 級完全沒有感覺到 7 級感受到劇烈搖晃，區分震度大小最主要的方式，就是看地震發生時的地動加速度^[註1]，透過地動加速度的大小來決定震度的分級！

為什麼需要更改震度分級呢？

在舊制的震度中，決定震度的是地震發生時的地動加速度，其考量到的僅是瞬間感受到的地表震度，有可能瞬間地表加速度很大，但因為地震波的周期太短，我們根本還沒感受到搖晃的感覺地震便結束了。

地震發生後，相關單位會透過各地的震度大小，決定救災時需要派駐的人力與提供的物力，如果今天發生一個小地震，但卻發出了高震度的情報時，便會造成救災人員的混淆而無法立即且確切地進行救災與應對，不僅造成相關單位的困擾，我們的日常生活也會受到影響。

當大地震來襲，我們同時希望第一時間知道哪一個區域震度最大、災情最嚴重。

再者，舊制的震度分級在 5 級以上的震度其含括的範圍過大，也就是從 5 級到 7 級中間的地動加速度包括太多，而沒有像 0 級到 5 級時分的較小與詳細。當大地震發生時，可能許多地方同時測得介在 6 級的地動加速度，而這些地區都會被標註為震度 6 級。

如果在地震發生時，有很大一個區域都是相同震度，救災單位就必須在震度相同的區域大範圍的搜索與了解災情，造成救災的延遲與不便。

新制分級幫助我們找到第一時間最需幫助的地方！

新制的震度分級改善了舊制分級所面臨的問題，希望帶給位在頻頻發生地震的台灣居民更完善且更安心的保障。

除了分級中原本的地動加速度外，新制分級在震度 5 級以上還增加了地動速度的標準，當地震發生時，有可能因為地震波的周期的長短而產生不同的地動速度，同時將地動加速度與速度納入考量，可以更明確的知道地震發生時搖晃程度的大小。

除此之外，新制分級還將震度5 級和 6 級區分為 5 強 5 弱和 6 強 6 弱！

透過 5 強 5 弱和 6 強 6 弱的區分，將原本大範圍的震度分的更加詳細，在面對較大規模的地震時，相關單位也能透過更為詳細的地震分級去進行救災，區分不同區域受到地震影響的程度。

震度的更改始終來自需求

以 921 地震為例，舊制的震度分級只知道台灣中部一帶的震度皆為 7 級，但幾乎包括了整個中部山區，而新制的震度分級將 7 級的區域變小，也更詳細的區分5強5若和6強6弱的區域，在救災時便可以先針對震度最大的區域進行救援，不僅可以了解搖晃程度最大的區域，也可盡量推測災情可能較為嚴重的區域。

震度的更改並不是專家突發奇想而產生的變動，而是希望透過對於判斷震度大小以及震度分級的修正，讓震度和災害有更高的關聯性，同時也預防如果真的發生大地震，可以在第一時間掌握到更為準確的資料，讓我們應對地震時更為順利與快速。

註1：地動加速度 (gal=cm/s²)：地震引起地表搖晃時產生的加速度，以 921 地震為例，測得最大的地動加速度為 989gal，相當於一個重力加速度 (=981gal)。

參考資料

1. 台灣網路科教館：台灣的新地震震度分級制度
2. 震識：那些你想知道的震事
3. 中央氣象局

「咦？昨天有地震？」身處地震頻仍的台灣，我們對於朋友這樣的疑問絕不陌生。多數的地震都是無感地震或小規模地震，科學家便感到好奇，究竟這些小地震發生時，有多少人感覺到了？而這些感覺到地震的人又都在做些什麼？才讓他們得以察覺地表微微地顫抖？

現在讓我們飛到半個地球外的義大利。這個位於地中海北岸的國家，有豐富的歷史古蹟、香醇的葡萄美酒，以及，很不幸地，與台灣一樣多的地震，喔對了，他們還有火山。

每當義大利人感覺到地震時，便能到義大利國家地球物理與火山研究中心（Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia, INGV）網站回報他們對於地震的「感受」，網站訪問人們地震發生時的感知、他們的位置以及地震發生時正在做什麼事。美國地質調查局（United States Geological Survey, USGS）亦設有「Did you feel it?」蒐集全世界的地震感知資訊。

咦？有地震？

INGV的資料庫網羅了60多萬筆地震回報，對於地震來臨時人們如何察覺與應對，提供相當有價值的參考。根據INGV的研究員Paola Sbarra表示，在最小震度的搖晃中，人們正在幹嘛比起他們的位置還來的重要。

Sbarra與同事研究其中大約25萬筆報告，試圖比較在規模3〜5.9的地震中，人們的感覺與地震儀的紀錄之間的不同。研究結果如同你我的經驗，當人正在休息，尤其是清醒地躺在床上時，最能夠感覺到震動，比那些正在做家事或在戶外運動的人更能察覺到地震。此外，身處高樓層的人感覺到搖晃也會比低樓層來的強烈。

看到這裡，你或許會想：「科學家又在做一些無聊的研究了。這些不都是廢話嗎？」不過先別急著按上一頁，就讓我們看看這種地震感知研究的實際用途！

地震觀測也能群眾外包

首先，關於地震觀測要知道的一件常識是，地震的規模並不等於你感覺到搖晃程度或是實際的破壞程度。在科學的量化上，「地震規模」指的是地震所釋放的能量大小，規模越大的地震釋放能量越多。

不過，由於受到地表人口分布、地震發生的深度以及各地不同地質因素影響，科學家另外用地表的加速度定出「震度」，用來量化各地實際上的搖晃與受災程度，震度反應你我在地震發生時感受到的激烈程度。

台灣的震度標準參考日本1996年的舊制，將地震強度劃分為0到7級，而歐洲則是劃分為1到12級（European Macroseismic Scale, EMS）。這些標準提供保險公司與工程師評估某個地區可能的地震災損。

然而一個潛在的問題是，按照各地地震儀加速度所訂出的震度，與人們實際上的感受有所差距，加上人經常會高估地震的搖晃程度，所以我們常聽到「我感覺已經搖很大了耶，怎麼只有2級？」。故透過地震感知的回報，科學家能更確實衡量人們對於地震的感覺。

在美國的USGS，「Did You Feel It?」一共蒐集了250萬筆地震感知資料。透過資料分析，可以清楚發現類似規模的地震，在美國東岸地震的感知範圍比西岸來的廣泛。原因在於美國東岸屬於古陸塊，岩層的破碎面較少，震波因而可以傳的更遠。

此外，2011年維吉尼亞州發生規模5.8的地震，一共有14萬8千筆回報湧入「Did You Feel It?」網站。USGS從中準確得知哪個地方搖晃程度最為劇烈，這些遠超過地震儀數量的資料量，協助救難單位找出受災最嚴重的地點。地震感知回報在地震救災上能夠扮演群眾外包的重要腳色。

目前台灣還沒有類似的網站，不過我們還是可以利用USGS，抒發一下地震發生時的內心的種種不安與感受。或許在某次地震當中你的回報也能扮演救人一命的關鍵！

（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2014年3月）
 
責任編輯：鄭國威｜元智大學資訊社會研究所

本文原發表於行政院科技部-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！

延伸學習：

• USGS，Did You Feel It?網頁
• Where’s the Best Place to Feel an Earthquake?
• 小地震，大災難