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以震為鏡(二):找找看 活動斷層在哪裡?

李柏昱
・2014/12/15 ・2721字 ・閱讀時間約 5 分鐘 ・SR值 537 ・八年級

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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李柏昱
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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。


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喝母乳的寶寶能提升神經認知功能?——是真的!而且「曾經喝過就有效」

查克爸
・2021/10/26 ・3015字 ・閱讀時間約 6 分鐘

喝母乳的寶寶,真的會更聰明嗎?母乳不僅能夠提供小寶寶所需的營養以及免疫力,而透過母親的生理機制,更能將各種符合自己孩子需求的成分,客製成孩子專屬的母乳。需要發育大腦,就多給些相關的成分,如果要長肌肉也沒問題,媽媽隨時隨地都準備為孩子產製最適合的母乳,這可是任何產業都難以複製的機能。因此母乳被說是對寶寶是最好的禮物,想當然各種與母乳哺育相關的研究主題,便是眾多學者探討了解的目標。

其中,研究智力發展應該是最吸引人的主題之一,不過目前為止也是有研究指出,母乳哺育的孩子,他們的平均智商與沒有母乳哺育的孩子相差無幾,這不知潑了多少人一身的冷水,掃了無數爸媽的興致。但以前的證據說智商沒差異,不代表新的研究一樣沒差異,科學這件事就是會不斷變化,產出新的結論,全世界仍有不少研究都提出母乳可能使寶寶更聰明。

這次要介紹的羅徹斯特大學醫學中心(URMC)神經科學研究所(Del Monte Institute for Neuroscience)的成果就是其中之一,他們這次提出的新證據是與認知能力有關,而且他們的結論應該會讓人眼睛一亮,因為他們發現,母乳哺育的時間長短與 9-10 歲兒童的部分認知發展有關連,而且只要孩子有吃母乳一段時間就可以看出差異[1]

人類積極探索智力,母乳與智力的關係更是熱門主題之一。圖/Pixabay

改變研究方向,找出母乳與智力之間的正向證據

隨著各種研究產出,我們得以知道智力受到很多變項影響,尤其是與父母親直接相關的因素,例如父母的社經地位、智力程度、學經歷等都可能使孩子擁有較高的智力。換句話說,也就是研究者比較了相同教育程度或是經濟程度的母親後,結論是不管有沒有哺餵母乳,他們孩子的智商分數可能相近。

既然知道多種因素可以影響智力,便要在研究方法的設計下足功夫,因為要盡可能控制所有影響,讓母乳哺育的小孩,以及沒有母乳哺育的小孩都能在同一個基準線上比較,才能看出客觀上的差異,或可說是未能控制好混雜因素[2]

不過就如開頭所說,研究目標、方法不同,看到的成果就不一樣,羅徹斯特大學醫學中心這篇藉由分析青少年大腦認知發展研究計畫[3](The Adolescent Brain Cognitive Development Study;ABCD Study)數據的報告,就看到了母乳與認知的正向關係,改而分析更細項的各種認知能力[4],其涉及了執行與感知、學習、記憶、理解、意識、推理、判斷、直覺和語言相關的等各種任務技能。

認知能力分好多,研究分析哪些?

這個認知研究採用 ABCD 研究數據來探討,但為了減少測量誤差的影響(例如孩童曾經暴露會接觸酒精的環境、未參加訪視的兒童等因素),研究者最終保留了 9,116 名兒童的數據,並以此分析母乳哺育時間與神經認知能力之間的關係。那列入分析的認知能力向度有哪些?

向度一共有三項,而且跟每個人都有關,分別是一般能力(general ability)、執行能力(executive function)以及記憶力(memory),而這三項能力各自有其解釋在,如一般能力,美國心理學會對此提出的解釋定義是,一種可以被衡量的能力,且被認為是基礎能力,用來處理所有與智力相關的任務。

再來是執行能力,這個能力則可用來管理和控制工作記憶、注意力,也跟抽象思考等種種認知過程有關,像是設定目標、想像並預見;最後一個是大家耳熟能詳的記憶力,是透過大腦系統所儲存的訊息,是能回憶特定訊息或曾經有過的經歷。

不過這些能力的發展程度真的能評量嗎?放心,各項認知能力背後有眾多的研究依據,也發展出各種不同的測量方式來評定。像是「魏氏兒童智力量表的矩陣推理測驗」就在這個研究被用來測量知覺推理和組織、空間訊息處理等相關的能力;而美國國立衛生研究院的 NIH Toolbox®-Cognition battery,也在這個研究裡被整合運用評估兒童的神經和行為功能。最後通過次數以極多的神經認知測驗,也才讓研究結果得出有吃母乳的小朋友,是能改善某個認知能力。

針對各種能力、認知所開發的測驗,不斷的被開發出來並應用。圖/Pexels

母乳真的有助於認知能力!是哪一項呢?

研究要分析的有一般能力、執行能力以及記憶力,那究竟哪像能力獲得提升呢?鏘鏘,從數據提供的結論是一般能力(general ability)與母乳哺育的時間長短有顯著關聯[1]。但你可能會說「怎麼才提升一種能力?」,這時候我們要關注的是,在心理學上的一般能力也包含多種能力,一般能力只是所有分向能力的統整稱呼。

研究中把這九千多位 9-10 歲的孩子,依照他們吃母乳的時間長短分成四組,第一組是 0 個月的控制組,接著是三組母乳哺育的實驗組,分別是 1-6 個月、7-12 個月以及吃母乳超過 12 個月的寶寶,可以看到在母乳哺育期最短的 1-6 個組別寶寶,他們在一般能力的測驗結果,比起沒吃母乳的寶寶有所提升,而且隨著母乳哺育的時間變長,孩子們在一般能力的發展程度也越來越高。

用另外一個角度來看研究結果就是,今天有某一個家庭選擇餵養母乳,即便哺育期間落在有點長又不算太長的 2 個月或是半年內,對寶寶的神經認知發展來說也是有幫助的,這也符合研究人員的設定目標,因為這有望幫助改善人們的動機,讓更多人想要母乳哺育,不只告訴每個家庭們可以量力而行,也藉此呼籲政府、社會企業能夠更設身處地為媽媽們著想。

母乳哺育與一般能力認知的關聯性較高,且隨著期間變長而增加。資料/參考資料1

研究成果重要,但更該考慮「人」

各種母乳相關的科學證據報告,讓母乳對孩子的好處不言而喻,這次介紹的研究也是,也的確可以藉由這些證據協助家庭做出決定,讓他們決定是否要餵養母乳,但這篇研究成果的重點,是希望能夠「鼓勵」家庭選擇用母乳哺育寶寶,而不是「非得要」。

不可否認的是,母乳哺育對媽媽們是一個壓力來源,常常聽到「給寶寶最好的」,反而讓各種美好變成壓力,像是聽到哪位媽媽不給寶寶吃母乳,各種批評襲來,不餵母乳變成一種罪過。而如果選擇母乳哺育,又可能因為家人不支持而宣告放棄。

母乳對寶寶有幫助,但家人彼此間的支持才更重要。圖/Pixabay


研究也實實在在告訴我們,餵養母乳的意願及時間長短,可是牽涉眾多因素,其中個體因素如教育程度、年齡會改變想法,還有環境和社會文化影素也會影響,例如就業問題、丈夫支持程度、家人態度也都大大的參雜其中[6]

因此每個家庭間的討論、媽媽的個人意願都很重要,有了共識後再來下決定,而當你們決定好要給寶寶母乳,又就差那決定性的臨門一腳時,不妨想想這篇研究提出的結論,「只要曾經給寶寶喝母乳,便有機會提升他特定的認知能力喔」。

參考資料

  1. Lopez, D. A., Foxe, J. J., Mao, Y., Thompson, W. K., Martin, H. J., & Freedman, E. G. (2021). Breastfeeding Duration Is Associated With Domain-Specific Improvements in Cognitive Performance in 9-10-Year-Old Children. Frontiers in public health, 9, 657422. https://doi.org/10.3389/fpubh.2021.657422
  2. Walfisch, A., Sermer, C., Cressman, A., & Koren, G. (2013). Breast milk and cognitive development–the role of confounders: a systematic review. BMJ open, 3(8), e003259. https://doi.org/10.1136/bmjopen-2013-003259
  3. https://abcdstudy.org/
  4. https://dictionary.apa.org/cognitive-ability
  5. Natland ST, Andersen LF, Nilsen TI, Forsmo S, Jacobsen GW. Maternal recall of breastfeeding duration twenty years after delivery. BMC Med Res Methodol. 2012 Nov 23;12:179. doi: 10.1186/1471-2288-12-179. PMID: 23176436; PMCID: PMC3568415.
  6. Shi, H., Yang, Y., Yin, X. et al. Determinants of exclusive breastfeeding for the first six months in China: a cross-sectional study. Int Breastfeed J 16, 40 (2021). https://doi.org/10.1186/s13006-021-00388-y

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查克爸
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查克爸|醫學生物技術領域 碩士,現職為開發自然科學評量工具的研究 人員,將各種研究設計為科學教育評量工具的同時,也投入喜愛的科普領域。
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