中研院團隊直接計算應變分布,分析 921 地震後下部地殼變形

作者 | 發布日期 2019 年 03 月 27 日 16:14 | 分類 尖端科技 , 環境科學 , 自然科學 follow us in feedly


台灣中研院團隊率先嘗試以衛星資料來探索地殼岩石強度,收集 921 大地震後長達 10 年的 GPS 數據研究下部地殼岩石變形情況,發現岩石圈的強弱在地質時間尺度上,有橫跨好幾個數量級的變化。

921 集集大地震一夜之間奪走數千條人命,政府自那時起開始陸續在全台架設近 450 個導航衛星連續觀測站,密度名列世界前茅,長期監測地震後的地殼變形,也因此使 921 地震成為世界上紀錄最完整的地震之一。

這些觀測站收集了震後 14 年的累積地表位移,也讓研究人員整理出 14 年來,下部地殼變形與斷層變形隨時間發生了哪些變化,並發現岩石圈內應力和應變速率呈現「非線性關係」,有別於過去我們所認為的線性關係。

過去,岩石圈的強度、演化在地震災害風險評估中是一個重要指標,然而岩石圈的強度受到應力、岩石組成、結晶粒徑、含水量、岩壓、溫度等物理條件控制,想了解岩石在自然環境下的受力變形行為一直是一大挑戰。

為了克服此一障礙,許雅儒團隊與台灣大學、中央大學、新加坡南洋理工大學、美國南加州大學合作,開發新的演算方法並利用大地測量資料,直接計算地震過後地殼的應變分布。

中研院地球科學研究所研究員許雅儒解釋,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,斷層帶淺部通常呈鎖定狀態,隨著溫度升高,斷層帶深部岩石轉為塑性變形,受到深部岩石變形影響,斷層帶淺層持續累積應力,一旦承受不住便破裂而引發地震。

研究團隊也發現,921 大地震後十多年的觀測資料,無法由單一線性變形來解釋,取而代之的是,大地震的震後變形很可能涉及地殼的暫態蠕變行為,以及後續的非線性變形。

該研究能幫助我們更了解地震的孕震過程,協助未來達到地震防災與減災目的。新論文於今年 2 月 27 日發表在《科學前緣》(Science Advances)期刊。

(首圖來源:蘇宣翰 / 中研院)