地震在台灣雖然很常發生,但卻引起不少次大型災害,大眾也相當關心地震的各種成因,除了大家常知道的:台灣因為位處板塊交界,所以地震活躍,學界的確有不少探討地震成因的研究。但坊間也不乏可能是錯誤的資訊流傳,或許你也看過「月亮引力易導致大型地震」、「颱風可能引起地震」的網路訊息,但這些是真的嗎?我們一起來看看專家怎麼說!

專家意見

2018年08月19日
台灣師範大學地球科學系教授 陳卉瑄

一、白天與黑夜會影響地震的發生?

在統計上,規模大的地震在夜間發生的數量比白天高一些,但並不顯著。規模小的地震在晚上確實數量更多,可能跟夜間的人為噪音小、偵測小地震能力更高有關。若將台灣1991年至2017年底的所有地震活動,在每天內不同時間發生之數量做統計如圖一,會發現規模六和五以上的地震,並沒有明顯好發於夜晚的趨勢(夜間發生的數量僅稍大,大不到一倍)。然而,規模三以下小地震,夜晚數量明顯較白天多(圖二),其中一個可能解釋為,夜間人為噪音小,小地震的偵測能力較高。

地震成因相關謠言之專家回應

圖一、1991-2017年底每天不同時間規模五以上地震累積數量[1]長條圖。

資料來源:中央氣象局地球物理資料庫

地震成因相關謠言之專家回應

圖二、(左)1991-2017年底每天不同時間規模三以下地震累積數量長條圖。(右)規模二以下。

資料來源:中央氣象局地球物理資料庫

二、潮汐引力會導致地震?

潮汐會誘發地震,諸多學界研究已證實這一點。然而,融雪、降雨、遠距地震、鄰近小地震等等,皆有一樣的觸發條件,地震受誘發的例子不勝枚舉,並不僅限於太陽和月亮引力造成的潮汐。地震的發生,取決於斷層面的應力條件,而應力即為斷層面上單位面積所承受的作用力,經年累月當應力累積超過上限,就會釋放能量引發地震。而環境中有許多來源提供應力,潮汐就是其中之一。潮汐即太陽和月亮引力造成的海水面變化,對地球而言,它提供了週期性的應力擾動。如果每天的潮差都可提供1-10 kPa[2] 的應力變化,則長期累積的應力可能觸發影響地震的行為。潮位最高的時間點,每天差約一個小時,因此「夜間地震多」和潮汐的關係需要一一將地震時間點和潮位作分析比較。2016年東京大學的井出哲教授統計了全世界歷史地震的數據[3] ,截取地震發生前15天潮汐變化的應力擾動值,發現擾動值與大規模地震的頻率呈正相關。然而,降雨、融雪、遠距大地震甚至工業活動等,都能提供和潮位變化差不多大的應力擾動,因此要確認「潮汐觸發地震」,必須要排除其他因子的影響。

三、颱風真的和慢地震有關?

2009年的慢地震研究[4] ,是利用非常敏感的井下應變儀偵測出的11個慢地震事件,並和大氣壓力驟變做相關性分析。然而,颱風與慢地震並非一對一的關係。利用連續地震資料建置的高達上1893個慢地震事件[5] ,發現慢地震確實具有季節性的變異,與降雨、潮汐皆可能有關。

四、什麼是慢地震?
地震發生,如果對應到斷層的活動,可以用「動多少」、「動多快」來描述。動多少,就是斷層面上的錯動量(幾公分?幾公尺?),而斷層面的變形總共發生了數秒至數分鐘,這可以計算出錯動的速度。這些數值都能精準描述地震和斷層的關係。2004年規模9.3的南亞大地震,三分鐘內斷層破裂延伸到400km之外,等同於一秒2公里的破裂速度,這比高鐵的速度都還快!這就是一般地震──快地震。

斷層面的錯動,也有慢速的。慢地震意味著斷層面上的慢速滑移,一般地震(快地震)一秒可以錯動數公分至數公里,而慢地震則需要花個數小時至數天。這樣的慢速錯動,雖然錯動歷時長,但對應的總能量,可以等同於規模六地震能釋放的能量。然而由於位移量是在更長的時間內發生,僅有非常弱的地震波輻射,難以從地震波分辨,地表更不會感受到搖晃。在觀測上有兩種手段,一種是長期的地殼變形測量(例如GPS),一種是多測站同時觀測的地震連續紀錄。

五、慢地震危險嗎?

慢地震的發生由於無感,對社會經濟的衝擊很小,科學界對慢地震和巨大地震的觸發關係非常好奇,2011年發生在日本的規模9.0東北地震,被發現在震前幾個月有顯著的慢地震活動,然而在台灣,慢地震在中央山脈南段較常發生,和鄰近規模六的地震沒有明確關係,目前唯一被指出可能有觸發關係的,是2010年甲仙地震[6] ,在甲仙地震後慢地震數量有顯著增加。

註釋:

[1] 在此是以累積數量方式計算,舉例來說可能每一天都有發生在7:00-8:00的地震,那麼一年就有365天的資料分散在不同時間點,本圖整理1991-2017間之資料,因此為16年的資料。
[2] kPa稱為「千帕」,是一個用於表示壓力的單位。
[3] Ide, S., Yabe, S. and Tanaka, Y. (2016). “Earthquake potential revealed by tidal influence on earthquake size–frequency statistics.” Nature Geoscience 9: 834-837.
[4] Liu, C.C., Linde, A.T., and Sacks, I. S. (2009). “Slow earthquakes triggered by typhoons.” Nature. 459: 833-836.
[5] Chen, K. H., Tai, H.J., S. Ide, T. Bryne, and Johnson, C. W. (2018). “Tidal modulation and tectonic implication of non-volcanic tremors in Taiwan.” Journal of Geophysical Research: Solid Earth 123(7): 5945-5964.
[6] Peng, W., Chen, K. H., and Toda, S. (2019). “Evaluating the association between tectonic tremors and earthquakes in Taiwan from seven years catalogs.” Journal of Geophysical Research: Solid Earth 124:3950-3965.

此篇與事實查核中心合作,刊載於事實查核報告133,報導為:【事實釐清】媒體報導「巧合?台灣科學家10年前證實颱風會引發慢地震」?,其他相關議題也歡迎引用本篇專家說法。

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