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大地震

大地震


作者  /  阿部勝征

出版社 / 晨星出版有限公司

出版日期 / 1999/12/27

商品語言 / 中文/繁體

裝訂 / 平裝

定價 / NT$250

售價 / 9折, NT$ 225

※ 無庫存


大地震 其它優惠/消息


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內容簡介

◎ 作者 阿部勝征 一九四四年八月生於日本東京。東京大學理學部地球物理學科畢,日後攻 得同校理學博士。曾任美國麻州和加州的工科大學研究員,現任東京大學地震研究所教 授。專研究地震學,尤其是地震波和海嘯,釐清了許多大地震和海嘯發生的機制。其有 關地震和海嘯發生規模的全球性研究獲得很高的評價。擔任地震預知連絡會、東海地震 判定會、地震調查委員會等委員。 ◎ 特稿 馬國鳳 一九六三年生,國立中央大學地球物理系學士,國立台灣大學海洋所地球物 理組碩士,美國加州理工學院地球科學系博士。目前擔任國立中央大學地球物理研究所 教授,為研究地震源破裂、海嘯、地震地體構造的專家。 ◎ 內容簡介 921集集大地震使我們驚覺大地原來是活的,地殼只像薄薄的蛋殼,人們心中一時 興起太多的疑問:地震是怎樣造成的?會再發生地震嗎?什麼時候?它可以預測嗎?地 震有沒有方法可以防止?什麼是地盤液化?什麼是活斷層?台灣的斷層在哪裡?會發 生陸沉、海嘯嗎?我們的防災、救災制度健全嗎?... 本書是日本地震專家阿部勝征所作,以最先進的地球科學的研究,告訴我們地震的 成因、種類、週期及必要的防震知識,加上國內學者馬國鳳的特稿,使讀者對台灣、日 本及世界各地的地震都有全盤的了解,從此能做好防範措施,地震來時能適當因應,揮 別對地震的恐懼。 ◎ 本書特色 最權威、最深入的地震書 最新、最完整的地震知識 知識能緩和恐懼,也會教我們因應的方法。 ● 20世紀中全球自然災害死亡人數中,因地震死亡者即佔51%。 ● 1976年本世紀最大地震---唐山大地震,7.8級,死亡24萬人。 ● 1960年智利大地震,地震前33小時的前震就有7.9級, 引起太平洋沿岸都市都產生海嘯。 ● 紀錄中,1556年中國陜西華縣地震死亡83萬人。 ● 地震、火山、颱風、洪水及飛機事故經常相繼發生。 ● 9000萬年後,夏威夷會和日本相連。 ◎ 目錄 第一部 台灣的地震 第一章 台灣歷年來的大地震 第二章 台灣地震及斷層 第三章 集集大地震 第二部 地震國日本 第一章 雄大的地球活動 如何與地震共存 日本百年來的大震災 搖晃方式的指標 正下方地震的情況 地震 是由斷層運動所引起 三十年來學術上革命性的進步 第二章 日本的地震 何謂地震 容易發生地震的地方 近來地震的損害 火災的損害 海嘯導致的損害  地盤的液化 災害的多樣性 維生線損害 阪神大震災 受害地區 斷層 海嘯 發 生頻率低的巨大災害 都市機能的脆弱 火災越來越危險 液化 斜坡崩塌 對維生 線的影響 第三章 地震的大小和震動 何謂震度 搖動方式因地盤而異 地震的大小----何謂芮氏規模 地震的目錄 地震次 數 「古地震儀學」 第四章 摸清地震的面貌 地震斷層 斷層的種類 地震是什麼----彈性彈回論 從最初的上下跳動產生理論 雙 偶力理論 一一釐清發生機制 斷層參數 兵庫縣南部地震的機制 巨大地震的規模  斷層部分也已了解 板塊的誕生 板塊的消失 九千萬年後夏威夷會和日本連接 第五章 地震現象面面觀 核試爆和地震學 火山和地震的關係 本世紀最大的火山爆發 地下水和地震 餘震 和前震 計算餘震的發生機率 何謂前震 連續性地震 活斷層的深溝調查 第六章 海嘯吞噬的街道 報導「日本海中部地震海嘯」----一九八三年五月二十六日 奧尻島的悲劇 最高三十 一‧七公尺 海嘯對策的問題點 原因是海底地殼變動 海嘯的威力 海嘯的破壞力  訂出海嘯規模的級數 遠地海嘯 海嘯預報 海嘯地震 海嘯防災怎麼做 重視「代代 相傳」的警語 第七章 新的地震防災法 地震的預測 日本的地震預測計畫 預測的困難 阪神大震災之後的對策 第三部 世界各國的地震 地震國不只是日本 第一章 北美洲的地震 美國地震多得令人意外 聖菲南德地震 洛杉磯地震 洛瑪普瑞達地震 北嶺地震 第二章 中美洲的地震 墨西哥地震 馬拿瓜地震 尼加拉瓜的地震 瓜地馬拉地震 薩爾瓦多地震  第三章 南美洲的地震 超大型地震 智利南部地震 祕魯地震 哥倫比亞地震 巴西的地震 第四章 亞洲的地震 印度的地震 本世紀最大的慘事----唐山大地震 菲律賓的地震 印尼的地震 關島的 地震 庫頁島的地震 日本北方四島的地震 第五章 地中海的地震 里斯本地震 義大利的地震 非洲的地震 第六章 中東附近的地震 伊朗的地震 土耳其的地震 亞美尼亞地震 第四部 地震預測與防災 地震的預測 地震災害及預防 後記 附錄 本書封面封底照片由郭以德先生提供 本書內頁關於台灣地震的照片、圖表由中央大學應用地質研究所工程地質與新科技研究 室李錫堤教授提供 ◎ 內文摘要 第二章 台灣地震及斷層 台灣位於歐亞板塊和菲律賓海板塊之反衝地帶,地震活動十分頻繁,平均每年大小 地震超過四千個,其中有感地震可達二百餘個。台灣地震活動的空間分佈並不均勻。東 北部震央分佈最為密集,東南部次之,而整個西部地區最為安靜。由圖四更可看到台灣 沒有兩個很特別的地震帶;一個是在北緯廿四度逐漸向北隱沒而達海平面下一五○公里 的帶,而另一個是從東經121°31' 逐漸向東隱沒而也達海平面以下一五○公里的帶。 一般認為前者是菲律賓海在台灣附近的隱沒帶;而後者是來自於南中國海的擴張作用。 一般說來台灣可分成三個地震帶:(一)東北地震帶,與歐亞及菲律賓海板塊之隱 沒有關;(二)東部地震帶,與歐亞大陸板塊及菲律賓海板塊之撞擊有關;(三)西部地 震帶,與台灣島內之斷層活動有關。與隱沒帶有關之地震如東北地震帶,地震深度通常 較深,而東部及西部地震帶之地震,則地震深度通常較淺,因此相對的造成的傷害通常 較嚴重。但對於外海之地震,除一般地震災害外,尚需嚴防海嘯的發生。台灣由於海底 地形的特性,並不易形成海嘯,但對於近海之地震,仍需提防海嘯的發生。歷年來,台 灣唯一受海嘯侵襲之地震為一八六七年基隆外海地震。 台灣因屬於兩板塊之撞擊帶,由於應力的作用,大部份地震屬逆衝斷層型式之地 震。一般說來地震若是由斷層錯動所引發,當地層錯動而造成地震時,斷層兩邊的地層 做相對的運動,相對運動實際上被一個面所區隔,此區隔面稱為斷層面。相對運動的形 態決定斷層的類型。斷層基本上可分為三種形態: 1.由張力造成的正斷層(normal fault) 2.由壓力造成的逆斷層(Reverse fault) 3.由剪力造成的平移斷層(strike-slipe fault) 通常斷層很少有純粹的正斷層、逆斷層或平移斷層,大部分斷層可能由正斷層(或逆斷 層)與平移斷層組合而成斜滑斷層。地震發生後若能設法求得斷層的滑動形態,即可反 推地殼應力的性質與分佈。通常在地殼壓縮的地區(例如造山帶)容易產生逆斷層;在 地殼伸張的地區(例如中洋脊),容易產生正斷層。平移斷層則發生在壓縮區與伸張區 的轉移地帶或各地區內部局部應力狀況有變化之處。台灣地區由於位處於板塊擠壓帶, 因此大多屬於逆斷層的活動,在宜蘭地區接近沖繩海槽擴張帶,因此有些正斷層機制之 地震活動。在花蓮接近隱沒帶之地震,依其深度不同而有正斷層及逆斷層之機制。但在 大體主應力架構下,菲律賓海板塊每年約七~八公分以西北方向,向台灣所屬之歐亞板 塊撞擊,在台灣除了造成中央山脈外,也形成許多逆衝機制之斷層。 斷層錯動常常是發生地震的主要原因;因其深度通常較淺,造成災害的機會也最 大。尤其是發生在陸地上的斷層錯動,更是造成災害性地震最主要的原因。其產生錯動 的原因,通常是當地殼受力時,其較軟弱的部份,例如斷層帶及其鄰近受擾動的地層, 較容易發生變形。地殼不斷的受力後,當斷層內部承受的剪應力超過斷層本身的剪力強 度時,斷層即發生滑動。當滑動發生時,扭曲的地盤同時回彈,並向四面八方傳遞彈性 波。這種彈性波傳至吾人的腳底,引起地盤震動,就是我們所感覺到的地震。 活斷層是指在最近數萬年內仍有活動跡象的斷層。它是具有地震發生潛能的地質構 造。由於活斷層上一旦發生地震,它具有兩種特殊的破壞機制足以對地上結構物造成嚴 重破壞。因此,我們談到防震,便不能忽略活斷層的存在。 活斷層的第一種破壞機制是地盤的錯動。活斷層如果穿透地層而露出地表時,就會 造成地盤沿斷層面兩側發生數十公分至數公尺的錯動。如果結構物的基礎正好跨越斷層 帶,那就難免被撕扯,發生扭曲或斷裂,而使結構物倒塌。如果斷層錯動是在海底發生, 則可能引起海嘯,對近岸低窪地區帶來破壞。由於斷層錯動威力鉅大,結構物極難抗拒。 最好的對策乃是知其所在,避免把結構物建築在斷層通過的地帶上。 活斷層的第二種破壞機制是異常激烈的地震動。地震所引起的地動各地強弱不一。 一般而言,是隨規模增大而增強,隨斷層距離減小而增強,由此可見沿斷層附近地帶通 常也是地震動最激烈之處。結構物若位於活斷層附近,即應特別加強耐震能力,才能免 於被地震震壞。鄰近斷層的地區,不但水平振動量大,垂直向振幅亦大,常對結構物形 成考驗。斷層活動亦使鄰近斷層的地區發生大量的山崩,造成間接的災害。若山崩阻塞 河道,潰堤時將造成大災害。若在水庫區造成大崩山,則崩積物擠溢水庫,亦將造成災 難。在鄰近斷層的地區,強地動亦會使土壞發生液化,並使結構物失去支撐而發生傾斜 或倒塌,造成額外的損失。如之前所述之台灣十大災害性地震,即有上述現象之災害產 生。 斷層活動產生的地盤變動及異常激烈的地震動,可能導致水壩崩潰或使核能電廠失 控,造成難以彌補的大災難。這也是核能電廠及大型水壩工程在規劃及設計的時候特別 重視斷層調查的原因。 斷層活動所造成的地震災害是所有的天然災害中傷亡最為慘重的一種,有史以來, 全世界最慘重之大地震為∣一五五六年(明朝)發生於中國陝西的一次地震,造成了八 十三萬人的死亡;本世紀(一九七六年)發生於中國唐山的一次地震(唐山斷層移動), 亦造成了二十四萬人的死亡。 「斷層」是存在於地殼或地球內部的一個斷裂面,其兩側地盤有明顯的相對位移 者。地球自形成以來,歷經數十億年的地質變動,在岩石圈內部留下許多斷層。尤其是 在古老的或現代的造山帶內,斷層更是多如牛毛。不過,在這些斷層中,絕大部份是不 活動的;即使在活動的造山帶內,也不是每一條斷層都是會動的,其中僅有少數幾條具 有近代活動的記錄。近代活動過的斷層一般認為將來有進一步活動的潛能。 簡單的說,活斷層是一種現今仍然在活動,並且可能在不久的將來再次發生錯動的 斷層。究竟如何去判定一條斷層是否屬於活斷層呢?關於這個問題,目前學界尚無統一 標準。活斷層的定義隨不同國家與地區及不同學者而有所不同。日本定義在〈±2,000,000 年〉有過反復活動者為活斷層。美國認為在過去十萬年內有過位移者即為活斷層。美國 另一單位定義在〈±11,000年內活動者為活斷層〉。基本上活斷層定義之共通原則為: (1)活斷層曾在當今之造震地體架構下移動過。 (2)活斷層具有將來再活動的潛能。 (3)活斷層具有近期活動的證據,例如地形上之證據。 (4)活斷層與地震活動有關聯。 活斷層的調查可使用的方法很多,其中最為直接的手段就是斷層開挖,辨認古地震 事件及定年。除了斷層槽溝開挖外,相關調查研究尚包括:(一)區域地質及構造研究, (二)儀器記錄地震及歷史地震分析,(三)大地變形測量,(四)大地應力分析,(五) 地形面及第四紀地層研究等。對於地形面之辨識,一個昨天才形成的斷層崖,崖面非常 鮮明,一般人都能辨認。對於一個十年前形成的斷層崖,大部份的人只要用心一點,也 多能辨認。對於一個百年前或更早形成的斷層崖,可能已經遭受到嚴重的風化侵蝕,不 易辨認。此時可能只有受過專業訓練的人,才能做成比較好的鑑定。上述分析完成後, 最後尚須進行斷層分段(fault segment)的劃分及決定各段的滑移速率,並與長期地震 預測及防災密切結合,付諸實用。對於海域或水底的活斷層,無法做槽溝開挖調查者, 一般進行高解析度反射法震測配合地層取樣及定年,以決定古地震事件。 中央地調所,將台灣地區之活斷層分第一類活斷層:(一)在一萬年內以來曾經發 生錯移之斷層,(二)錯移現代結構物之斷層,(三)與地震相伴之斷層,(四)錯移現 代沖積層之斷層,(五)地形監測證實具淺移活動性之斷層。第二類斷層:(一)過去十 萬年以來曾經發生錯移之斷層,(二)錯移階地堆積或台地堆積層之斷層。存疑性活動 斷層:(一)第四紀地層錯移之斷層,(二)將紅土緩起伏面錯移之斷層,(三)具活動 斷層地形特徵,且缺乏地質佐證者。 一九九九年九二一集集大地震之車籠埔斷層被歸類為第二類斷層,而大茅埔∣雙冬 斷層為存疑性活動斷層。相關資訊可查詢中央地調所網址:www.moeacgs.gov.tw 第五章 地震現象面面觀 核試爆與地震學 一九六三年締結禁止部分核武實驗條約的時候,美國也建立了「世界標準地震儀觀 測網(WWSSN)」,除了東歐、前蘇聯之外,在世界一百二十幾個地點都設置有地震 儀。這些地點所配置的地震儀器由長週期地震儀與短週期地震儀組合而成,可以測出地 震波中的六個成分,這在當時可是劃時代的進步,即使稱之為全世界最初的正式觀測網 也不為過。 這項地震儀設置規劃於一九五○年代末期展開,是稱為﹁維拉統一(Vela Uniform) 研究計劃﹂中的一部分,而美國真正的意圖其實是在探查前蘇聯的核試驗。 核爆是可以藉由地震儀探測得知的,其實不只是核爆,甚至連施工用炸藥的爆炸振 動都可以由地震儀捕捉到,不過炸藥的威力不足以讓位於遠處的地震儀有所動作,而且 也由於頻譜(頻率成分)的不同,所以還是可以立即分辨出是否是施工炸藥的爆炸。 核爆的時候因為會產生極大的振動,所以不論是利用什麼樣的方式在地下進行,或 者是選在偏僻的場所,只要是有某種程度的振動,距離最近的地震儀一定都測得出來。 所謂核爆是指:藉由原子分裂與融合的過程,在一瞬間產生巨大熱能量的動作,而 將此巨大能量運用在戰爭上就是核彈。核武擁有國往往會秘密進行實驗以測試其性能, 除了藉以提高軍力外,更不忘刺探敵國的實驗現況。但是,地震學卻能夠瓦解這項秘密。 一次大規模核爆所釋放出來的熱能相當於中度地震的威力,可說是人為產生的最大 能量,不過,大幅度的振動會消耗熱能而增加其耗損率,所以能量也就會變得相當小。 將廣島型TNT(一般火藥)換算成二○公噸的原子彈,其所能產生的熱能量相當 高,簡單地說相當於M六‧一的地震規模。不過,若是在沖積層試爆的話,其振動能源 會減低至五百分之一,以地震能源來說只相當於M四‧三的威力。 如果是在地下洞穴試爆的話威力更小,只有萬分之一程度的M三‧四,不過在這種 情況之下,實驗在千分之一秒內就會結束,在極短的時間內,數百萬度到達數百萬氣壓 的威力足以讓洞穴崩塌,而且因為空氣的壓縮吸收了振動能量,所以實際上威力只有原 來的一萬分之一而已。 關於振動能量的改變率,在水中是二十五分之一,花崗岩內是百分之一,沖積層是 五百分之一,從這些數據我們不難得知,洞穴實驗的偽裝是比較有利的。 不過偽裝再好,在俄羅斯進行核試爆時,其振動仍然會在地震儀上顯現出來,相反 的,在美國的實驗也可以晃動俄羅斯的地震儀。 一九七一年在阿留申群島進行卡尼金實驗,這項實驗的核彈有五百萬噸,是廣島型 的二百五十倍,其熱能簡單的說相當於M七‧七的威力,不過,地震儀測出來的振動卻 小多了,只相當於M六。 那麼要如何區分地震和核試驗的振動呢?如果是地下核試驗,地震儀所測得的資料 有一個特徵,就是很少出現二十秒週期的長週期地震波,這是因為核試驗的「震源域」 非常小,而另一方面,真正地震的地震波週期就相當明顯了。 在自然的地震波裏,雖然有些地震也會出現不易傳達至地面的長週期波,不過這必 須是震源位於幾十、幾百公里的地底下才會發生的,而地下核試驗是不可能挖掘到如此 深的地方。如果可以從觀測資料中區分這之間的差異,那就可以分辨出是地震還是核試 驗了。 不過,地震儀所測得的震波幾乎都是自然界的地震波,一年之間所發生的自然地震, M四以上約有二萬次,M五以上的也約有二千次,要在堆積如山的數據資料中判別出少 數的核試驗是相當不容易的工作。 在一九九○年之前的二十五年間,WWSSN在全世界一共測得了五百五十萬張地 震紀錄,不過其中能對探測核試驗有所助益的資料實在少得可憐,到最後連美國也失去 了耐心,為了探測核試驗撒了大把銀子,但大半只有助於提昇地震學的研究而已,美國 國防部對此結果想必感到極不滿意,於是在一九六八年開始出現廢止計劃的聲浪。 姑且不論原來的目的,WWSSN對我們地震學者,甚至對全人類而言都有相當大 的幫助,除了地震學的進步之外,更大幅加深了人們對於地球的認識,這些都有助於一 九六○年代學術的進步。 一九九六年九月,基於一百五十八個會員國壓倒性的贊成意見,聯合國大會通過了 「全面禁止核武條約(CTBT)」,這項條約確定禁止所有核試爆,並為此特別成立國 際性監視系統。 為了確定「沒有任何試爆」,在維也納設置了國際資料中心(IDC),以集中處理 全世界所有的地震觀測資料,這也許可以成為抑止核試驗、避免核武過度擴張的一大助 力。 與以往不同的是,國際資料中心採用了第二代的STS廣域地震儀,以聯機性、即 時性的方式收集數字波形的資料,透過地震觀測,日本也加入了這項情報收集的行列。 關於與核試驗相關的地震,也曾經有過核爆是否會導致地震的爭議。 紐約時報曾經報導說:「一九七○年五月三十一日,法國於慕爾羅亞環礁進行大氣層 核爆實驗的隔天,距離六千公里遠的祕魯就發生了死傷、失蹤七萬人的大地震。」 此外,最近的例子則有讀賣新聞所報導的:「一九八八年十一月六日,中國雲南省與 緬甸的國界附近發生M七‧六的地震,死傷六百人以上,而在地震的前一天,距離約一 萬二千公里外的慕爾羅亞曾進行核爆實驗。」 在相距不遠的地方進行以地震規模來說並不算大的實驗而引發大地震,這從地震學 的常識來看是說不通的。如果真是這樣,地震活動頻繁的日本不就會不斷發生大地震, 而日本的地震都是世界各地所影響的了? 核試爆、核武似乎除了破壞之外沒有其他好處,但我們還是要知道,地球並沒有大 家想像中的那麼脆弱。 火山與地震的關係 一九一四年的櫻島火山噴火,在一月十二日的時候熔岩從山腰噴出,掩沒了櫻島與 東側大隅半島之間的海峽,使櫻島與大隅半島陸地相連。 當時從二天前就開始發生地震和地鳴,到隔天十一日變得更加頻繁,一部分的島民 開始自動地到其他地方避難。前一天發生了九次M四‧八~M五‧一的地震,當天則有 M五‧○、M五‧二的地震,晚上六點二十八分發生M七‧○的地震。 這個最大地震的震級以往都訂為六‧二,但經過再次檢視地震紀錄,筆者在一九七 九年將之重新訂為M七‧○。 櫻島在一月十二日早上八點開始冒出白煙,半夜時分終於轉變成大爆發,居民們張 惶失措地東跑西竄,爭先恐後湧到海岸邊避難。當時櫻島的人口有一萬八千人,在這次 地震和火山爆發的災害中,死亡六十二人,房屋倒塌一百二十間,房屋燒毀二一四八間。 此外,一九一○年(明治四十三年)七月二十一日開始,有珠山山腳也頻頻發生地 震,第二天位於山腳各個村落的居民開始往他處避難,之後到八月上旬為止,有四十五 個地方發生小規模噴火,九月中旬時形成潛在圓頂丘,稱之為「明治新山(四十三山)」。 而距離有珠山十二公里遠的西紋別也發生多次有感地震,九月二十二日有二十五 次、二十三日有一百一十次,二十四日有三百五十次,其中二十四日下午三點四十九分 發生規模最大的M五‧一地震。 這個地震以往訂為六‧五級,但筆者重新評估,降為五‧一級。雖然調查新地震的 強度是重要的工作,但將以前的地震以現代的眼光重新認定也是必要的。 之後過了三十三年,一九四三年十二月二十八日,有珠山山腳又開始發生地震,隔 年六月,田地開始冒煙,這就是火山爆發的現象,到十一月時出現隆起,這個熔岩圓頂 丘稱為「昭和新山」。 又過了三十三年,也就是一九七七年八月六日,凌晨三點時地震突然遽增,也發生 伴隨著地鳴的有感地震,就在北海道大學地震觀測隊準備前往之際,八月七日上午九點 十二分,有珠山的火山口中央開始噴火,從三十個小時之前共發生了一百三十次以上的 有感地震,之後到八月九日的這三天內,火山不斷噴火,「有珠新山」因此誕生。同年 八月七日開始到一九八二年三月為止,地震儀所測得的地震竟然高達十九萬次,其中有 感地震有二萬次,最大為M四‧三,而有珠山火山爆發的這段期間,我正巧在北海道大 學主講地震學和火山學。 以上這些只是少數例子,火山噴火和地震的發生實在有著密不可分的關係。 本世紀最大的火山爆發 火山爆發的規模都是相當巨大的,幾乎不可能不察覺,不過本世紀最大的火山爆發 卻是在鮮少人知的情況下發生,當然,若是在現代發生,應該會立刻廣為人知,只是當 時是一九一二年六月,地點是位於阿拉斯加半島尾端的沉積火山卡特麥山。 所以說這次的噴火是本世紀最大的火山爆發主要是因為它的噴出物,隨著火山灰的 不斷噴出,大量的浮石流連綿二十二公里,且其厚度足以覆蓋二百公尺以上的峽谷,實 在是相當驚人的數量。這次的總噴出物約有三十立方公里,相當於覆蓋東京二十三區達 五十公尺厚的分量。 噴火後山頂變低了,並因此形成了直徑三公里,深一公里,也就是一千公尺的火山 口。 當時的阿拉斯加是個人煙罕至的地方,雖然在距離一百公里外的地方都留有降灰、 聲響、多起地震等紀錄,卻沒有火山爆發的目擊者。 我想從地震學的觀點來研究這個有如夢幻般的火山爆發,因為從地震著手或許可以 得知這次噴火的許多相關細節。 關於二十世紀初期的米倫地震儀已經在「古地震儀學」一節中提過了,這是當時設 置在三十幾個國家,且留下許多地震紀錄的儀器。距離此次大噴火最近的地震儀位於加 拿大的多倫多,這個地震儀所測得的紀錄中有幾起被視為是發生在阿拉斯加的地震紀 錄,求出其發生時刻和到達時間的差距,再利用振幅大小和震央距離,就可以計算出地 震的規模。 這項工作並不簡單,因為藉此方式檢驗出來的地震共有五十個,隨著火山活動發生 的地震規模一向巨大,以M七‧○為首,M六以上的地震有十四個,所有的地震幾乎集 中在六月六日和七日的夜晚,地震總能量相當於M七‧四。 這個地震的總能量意味著五立方公里的體積變化,和火山口的陷沒量也頗為吻合。 七日晚上九點、十點這二個小時內,百分之四十二的全地震能量集中產生了激烈的地震 活動,也許可以說火山口就是在這個時候形成的吧。古老的地震儀忠實記下了這次大噴 火的經過,這項研究成果我曾發表在一九九二年的美國地震學會刊物中。 地下水和地震 地震的發生和地下水也有關聯。一般而言,對岩石的破壞強度(破壞強度)會隨著 岩石本身的壓力而改變,壓力高,抵抗破壞的強度就大;壓力低,抵抗破壞的強度就小。 不過,當岩石間有空隙且注滿了水的時候,其間水壓越強就變得越容易破壞。 美國克羅拉多州的丹佛郊外有家兵工廠,他們常常為了要處理製造化學武器後的有 害廢水而傷透腦筋,為了能以較安全的方式處理,他們在地下挖掘了很深的井,以加壓 的方式將廢水注到地底下。 一九六一年,他們打通了寒武紀時代所形成的岩體,挖掘深達三六七一公尺的井, 隔年三月開始將廢水注入,不過,從約一個月後的四月二十四日開始,當地附近就發生 了幾起微小的地震。 之後曾因為地下的水壓過高而一度停止廢水的注入,而此時地震也因此幾乎平息, 不過一旦再次加壓注水,微小地震的發生次數竟又隨之增加,這個情況使附近的居民感 到極大的不安,因此在四年後的一九六六年二月,廢水的注入被勒令禁止了。 不過,隔年四月還是發生了M四‧八、八月發生M五‧三、十一月發生M五‧二等 幾個比較嚴重的地震災害了。 丹佛除了在一八八二年發生過一次MM震度(參照第二章)五的地震後,就幾乎沒 有再發生過可以造成災害的地震。 在這三個地震之後地震次數就急遽減少,丹佛最近也就沒有再發生這種連續性的地 震。 相似的例子還有一個,那就是發生在猶他州州境的克羅拉多州蘭吉利油田。這個油 田從一九五七年開始將水注入其中,藉此壓力使石油從油井噴出,或利用排水之類的方 法進行採掘,但在此地還是發了微小的地震。地質調查所的相關人員於是前來調查注、 排水和地震之間的關聯,他們發現,將水以加壓的方式注入井中,在井口的前端會頻繁 發生微小地震,最大是M三‧一。 當水壓降低時,很不可思議的地震立刻平息。最後他們獲得一個結論:當水壓加高 到二百五十巴時就會引發地震,而低於此界限就可以遏止地震的發生。 從上述研究可知,若將水注入容易發生地震的區域地底下,在受板塊壓迫推擠所造 成的扭曲未擴大之前,引發多次的小地震來消耗能量,藉此迴避大地震的發生似乎是個 不錯的方法。但是,將水注入地下這個動作對規模小的地震而言或許有所助益,但若因 此反而誘發更強大的地震發生,並且導致無辜傷亡以及房屋受損的話,那就是相當麻煩 的事了。 如果情況真的演變成如此,到時即使說這是為了避免將來發生的地震,也無法挽回 之前的犧牲,而且,若要將規模減少兩單位則必須先引發上千次的小地震,為了減緩M 七的地震而引發上千次M五的地震也是不可能的,當地的居民也許最後都會變得神經衰 弱了。 將來若能對於地震有更深的認識,扭曲與大地震之間的關聯更明朗的時候,為了有 效釋放地震能量,或許有一天能夠取得居民的諒解,不過目前一切都還言之過早。 洛杉磯市有一個名為柏德溫‧希爾茲的斷層帶,位於斷層帶上的油田就是藉由注水 的方式增加石油的採掘量。一九六三年時有人警告說,在最近的將來會引發斷層運動, 使蓄水池潰決,儘管事前已有如此的預測,卻還是造成了五人死亡,二百七十七間房屋 損壞的嚴重災害。 餘震與前震 主震所引發的破壞程度非常大,不會一次就平息,為了取得新的安定狀態,往往會 在主震之後陸陸續續出現小震動的破壞,這些小地震也就是所謂的餘震。 主震發生後不久是餘震次數最多的時期,然後隨著主震的經過時間慢慢減少,雖然 有時也會有例外,不過一般而言減少的速度很快,可以用雙曲線或與之相近的曲線表示。 主震的規模越大,餘震的次數與持續時間也就越多越長;若主震的規模小,餘震的 次數就少,且可以在幾天之內停止一切活動。 餘震會發生在包含主震震源的某個領域內,這個領域稱為餘震域。 主震一般都會發生在餘震域的邊緣附近,不過也有位在餘震域中央附近的例子。主 震的規模越大,餘震域的範圍就愈寬廣,兩者的關係簡單地說,主震只要提昇一個單位, 餘震域的面積就會擴大約十倍,像日本附近的地震,其餘震域的範圍可以延伸到二百公 里遠的程度,若是阿拉斯加、智利等地方的話,其範圍就更加寬廣了。 舉個例子來說,一九五七年的阿留申地震和一九六○年的智利地震,其餘震域甚至 延伸到一千公里外的地方,餘震域與主震破壞領域的大小,也就是斷層面的大小有很大 的關係。 最大餘震是指在所有餘震中規模最大者,平均來說會比主震規模小一‧四級的程度, 其能量也大約是主震的百分之一左右。此外,最大餘震和主震的時間間隔通常是雜亂無 章的,所以不能一概而論,真要說的話,就是多半發生在主震後的一個月內。 計算餘震的發生機率 在大地震發生之後,居住在震源域和其附近的居民都會非常擔心會不會發生大規模 的餘震,因此不管是居民還是災害救助的相關人員,無不引領期盼預測餘震活動的科學 情報出現。 有時候一次大規模的餘震往往會帶來更嚴重的災情。 地震一般而言是無法預知的,不過,餘震活動的特性在地震現象裏算是相當有規律, 因此能夠測知餘震活動的發生,並將之以數值表現出來。 餘震有兩種法則: (1)餘震的發生率會隨著主震的經過時間而減少(大森公式) (2)地震越大,餘震發生的次數越少(戈登保‧里希塔關係) 將(1)和(2)公式化並加以組合運用,就可以用數值來預測餘震活動的機率。 比如說可以寫成:「M五以上的餘震發生機率在主震後二十四小時內是五七%,三天內 是百七○%。」 至今為止的表現方式都只是:「也許會發生大規模的餘震,暫時必須提高戒備。」而 現在這種數值化的表現方式和降雨機率的表示方式一樣,可以讓所有相關人員冷靜地思 考對策。 美國在洛瑪普瑞達地震和北嶺地震發生之後,美國地質調查所就發布了餘震的發生 率,而我個人也曾在兵庫縣南部地震後立刻透過報紙和電視闡述科學性的預測,與其說 是呼籲大家提高戒備,不如說是希望說者和聽者都能冷靜思考關於地震的訊息。 也許將來發生大地震後,就會有餘震的發生機率公布出來。 何謂前震 某種規模的地震會有預兆,在主震之前發生小地震,這就稱之為前震。以淺層地震 來說,幾乎沒有例外的,它們都會伴隨著餘震出現,但伴隨前震出現的例子卻不常見, 一起來看看最近的例子吧。 一九七八年一月十四日,伊豆大島近海發生M七‧○的地震,從前一天十三日開始 在大島西方的海上就發生多次的微小地震,到了十四日更加頻繁,甚至出現了M四‧九 的有感地震,上午十一點時曾有一度減弱了,但到了十二點二十四分,主震終於爆發。 有一連串的地震發生時,究竟那是以後會發生大地震的前震呢,還是單純只是連續 性的地震?如果可以辨別這兩者之間的差異,或許就可以預知地震的發生,不過這是相 當困難的工作,人們往往要到主震發生後才知道之前的是前震。 我曾經和北海道大學的本谷義信先生一起做過這方面的研究,因為前震容易集中發 生在某一個地點,因此從那個地點測得的地震波波形會一樣。不過因為實際例子不多, 是不是所有的地震都是如此還不能斷定。 連續性地震 一連串的地震活動持續不斷,沒有出現可以稱為主震的地震,而且在狹窄的範圍內 連續發生,這個地震群就稱之為連續性地震。之前曾提過,受到火山活動的影響,火山 爆發當地容易發生連續性地震。 還有一個例子,一九六五年八月,在長野縣的松代發生的連續性地震可說是舉世聞 名。活動的最高峰在隔年的四月和九月,之後就急速減弱,在一九六五年~一九六六年 這段期間,有感地震的次數竟然高達五九一二一次,光是一九六六年四月就發生一一○ 四二次,也就是說那個月每天發生近四百次的地震。 由於松代連續性地震的活動頻繁,當地溫泉的湧出量大增,且地下水也不斷湧出, 以致在其他地方造成水源枯竭等與水相關的異常事件。 由於這個事件,有人認為地震的原因並不是火山活動,而開始提倡「地底下深層水 擴散」的「水噴火理論」。深層水的流動會慢慢形成岩石的裂縫,並不斷擴散、上昇, 水取代岩漿,大量從地底噴出,這就是所謂的「水噴火理論」。 另一個例子是一九三八年十一月發生在福島縣海上的連續性大規模地震,這次的地 震在世界上算是相當罕見的,一個月內相繼發生M六級地震二十八次,M七級地震四 次,總體而言相當於M八‧○的地震,如果這樣的能量在一次地震中一起釋放出來的話, 後果真是不堪設想。 接下來為大家介紹東大地震研究所茂木清夫先生有名的實驗。 餘震、前震以及連續性地震等活動狀況相似的現象可以藉由室內實驗來作解說,例 如在均質的松香塊上加壓就會突然發生極大破壞力,之後會陸陸續續發生較小的破壞 力,從這裡可以看出主震與餘震的相關現象。 如果在松香塊中混入大量的浮石,那就會產生連續的小破壞活動,類似連續性地震 的現象。若只是混入少量浮石,在主破壞之前會有小破壞發生,這就與前震活動相似了。 從這個實驗可以得知,地震活動的演變過程與當地岩石的不均質程度有著很大的關 聯,例如在容易發生連續性地震的火山地區,其地底下的岩石構造通常是容易粉碎的狀 態,也就是說,岩石的狀態宛如酥餅一般,很容易就會劈哩啪啦地碎裂,即使全部崩壞 了也不會釋放出多大的能量。 近來蔚為話題的伊豆海底連續性地震也與此情況類似,祇不過它的火山性質稍有不 同而已。 活斷層的深溝調查 之前說過地震就是斷層運動,至於常常被提到的活斷層是指在最近的地質時代不斷 反覆進行,今後也有可能進行同樣活動的斷層,說到最近的地質時代,有些人也許會以 為是一百年前或一千年前,那只是出於人類的時間感,我們所說的地質時代是指這數十 萬年的期間。 因此之故,我們所謂的活斷層也包括幾萬年前有活動跡象者。 在這些反覆進行斷層運動的地方,當然就會交錯著由各時代堆積而成的地層,懸崖 峭壁就是展現這種交錯地形的最佳場所,依據所判讀出來的地層年代,就可以得知在何 時發生過地層運動,也就是地震。 堆積在地表上的地層若無地震發生並引發斷層運動時是不會有變化的,只有發生斷 層運動時才會開始讓堆積層產生交錯移位的現象,而且還會在上面形成新的堆積層,之 後再次發生斷層運動的話,前面的堆積層就會產生第二次位移,而新堆積層則產生第一 次位移。 如此一來就可以利用各個地層的斷層位移來探查過去的地震,而將此技術更進一步 的研發,便產生了在發生過斷層運動的地點挖溝的深溝法,藉此調查古時候的地震跡 象,這種說起來算是較積極的斷層調查法是一九七六年美國首創的。 日本也曾利用這個方法來調查丹那斷層,這是以丹那隧道為名的斷層,丹那隧道的 工程曾經因為地震導致二公尺的位移。 在一九八○年和八二年曾在此地進行二次長度達二十~三十公尺、深度達三公尺~ 七公尺的挖溝行動,仔細調查的結果得知,包含一九三○年的北伊豆地震(M七‧○) 在內,過去六千年來共發生了九次斷層運動,其中也有像是八四一年伊豆大地震的斷層 運動,一直到一九三○年的地震之前,也就是中世紀的時期,又再度發生斷層運動,這 在歷史上並沒有記載,從這些資料可以得知,這裡每間隔七百~一千年的時間就會發生 一次地震。 秋田縣東部的千屋斷層已經確認過去曾發生過四次的斷層運動,一八九六年的陸羽 地震(M七‧二)就是睽違了約三千五百年的大地震。 一八九一年引發濃尾地震的岐阜縣梅原斷層雖然二萬年來沒有發生過斷層運動的跡 象,但在之前卻每五千年就發生一次斷層運動。 至於兵庫縣的山崎斷層,一般認為約一千年前曾發生過斷層運動,這或許就是歷史 上所記載的八六八年播磨地震。 像這種內陸的斷層運動,同一個斷層往往每隔一千年~一萬年就會反覆發生一次斷 層運動,但卻也有像濃尾斷層這樣每隔五千年運動一次、卻休息二萬年的例子,自然界 不是機器,未必會依我們所測得的數據資料活動。 「這裡應該平均每二千年會有一次地震,但二千年了卻沒有發生,或許就快爆發了 也說不定。」這樣的狀況通常是因為會有數百年時間的偏差,所以不如說「從現在開始 的四、五百年間應該會有地震吧」,基於人類的時間感覺,一定會對此說法感到極為失 望,但自然界的反覆無常就是如此,既然我們人類打哈欠的時間間隔都不一定,那以地 球來說差個幾百年又有什麼好奇怪的呢。







詳細資料

誠品26碼 /2611219535009
ISBN 13 /9789575838218
ISBN 10 /9575838211
EAN /9789575838218

頁數270
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