921大地震迄今已19年,為解地震孕震過程、評估地震災害風險,包括中央研究院在內的許多研究機構,在全台佈設密集且連續的全球衛星觀測定位系統(GPS),長期監測地殼變形行為,此為全球首度以衛星資料直接探測造山帶岩石圈流變特性,研究成果以獲刊於美國科學發展協會下的學術期刊《科學前緣》(Science Advances)。

地殼變形與地牛翻身之間存在緊密的關聯,由於台灣造山運動仍是現在進行式,中研院地球科學研究所研究員許雅儒與台灣大學、中央大學、新加坡南洋理工大學及美國南加州大學合作,結合衛星量測的地表位移量,開發演算方法來計算地殼應變分布。研究團隊領先全球,率先透過衛星資料,解析集集地震後地殼岩石強度的時空變化。

許雅儒解釋,地殼岩石變形的速率,與地震周期應力累積的過程息息相關。地震前斷層帶淺部通常呈現鎖定狀態,隨著溫度升高,斷層帶深部的岩石的變形特徵,轉為塑性變形。受到深部岩石變形影響,斷層帶淺層持續累積應力,承受不住時斷層便破裂而引發地震。

研究團隊發現,集集地震後十數年的觀測資料,無法由單一的線性來解釋地殼岩石變形,取而代之的是應力和應變之變形速率呈非線性關係;並且很有可能涉及地殼因短期受力後產生的暫態變形,以及後續的非線性變形。此結果暗示著岩石的強弱在地質時間尺度上有顯著的變化,而大地震過後短期內大量及快速的變形對臺灣造山運動亦有顯著的貢獻。

921大地震後,為了解地震孕震過程,以達到地震防災與減災的目的,全臺迄今遍布超過四百座的全球導航衛星觀測站,集集地震成為世界上被最完整紀錄的地震之一,大量且長期的觀測資料也為本研究提供了高度的時間與空間解析度。

許研究員團隊為了解台灣造山帶的變形,另外也採用實驗室岩石試驗測量到的岩石參數計算地溫梯度。許雅儒指出,這對於研究臺灣山脈隆升的歷程十分重要,從臺灣西部平原到中央山脈的地溫梯度,大致由20°C/km向東遞增為30°C/km,與過去利用地質與地球物理方法所推算的數值相去不遠。.

這項發現也說明,雖然實驗室環境與大自然之間在時間與空間尺度上存在巨大的落差,岩石的流變特性似乎並沒有因為尺度差異的影響,而產生大幅度的偏差。

本研究由本院及科技部長期支持,團隊成員包括中研院地球所研究員許雅儒、第一作者台大地質所博士生(兼本院研發替代役)唐啓賢、美國南加州大學Sylvain Barbot教授、新加坡南洋理工大學地球觀測中心(EOS)James D. P. Moore博士 、中央大學地科系張午龍教授,論文名稱「利用集集地震探討台灣造山帶之下部地殼流變性質及地溫梯度」及完整文章連結:

http://advances.sciencemag.org/content/5/2/eaav3287?fbclid=IwAR2ScZ6TtfUQ7p4-MJEzLIrrKbLm8BZJSh9pMsP2NTPbGXHpxQ4P0_aO9K8

(旺報 )

#地震 #岩石