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本計畫在100 年度的工作成果主要為連續 GPS 速度場和應變場解算,精密水準測 量之觀測以及時間序列的分析,13 個井下應變儀觀測資料的分析,六甲斷層及木屐寮 斷層的斷層潛勢分析模式之評估,地球化學、連續 GPS、長微震與井下應變儀之觀測 資料進行整合分析,概述如下:

在GPS 連續觀測部分,以臺北地區、宜蘭地區、中部地區、嘉南地區、高屏地區 及花東地區 6 個測網,解算 68 個中央地質調查所 GPS 連續站與其他單位交換約 129 個GPS 連續觀測站之速度場(圖 1.2a)和應變場(圖 1.2b)。

圖 1.2:a.全臺灣相對於澎湖白沙站(S01R)之 GPS 水平方向速度場,彩色色階反映 2002-2011 年測量資料所求得之速度場量值大小,黑色箭頭表示2002-2011 年速度場方向及大小 之分布情形。b. 全臺灣應變率場分布圖。黑色箭頭顯示地表為壓縮或是伸張變形模式,

色階反映地表變形情形,暖色系為壓縮、冷色系為伸張。

在精密水準測量部分,則顯示山腳斷層南段(新北市三重區、蘆洲區、新莊區以及 臺北市中山區)為一地表沉陷區域,最大年平均下陷速率約為26 mm/yr。

時間序列資料分析部分,圖1.4 展示台灣 19 個 GPS 連續站在 1995-2010 年間相 對於澎湖白沙站S01R 之速度場。為了探討震間期之速度變化,本計畫將 16 年間的速 度場濾除同震及震後效應切割成集集地震前(1995-1999 年)、集集地震後 1-6 年內

(2001-2005 年)以及集集地震後 6-11 年內(2006-2010 年)此三時段來表示。由圖 1.4 可以得知臺灣中部、東部,以及南部之測站,在集集地震後 1-6 年內(圖 1.4 紅色 箭頭)相較於集集震前速度場(圖1.4 綠色箭頭)有速度增快之趨勢,其中以測站 SUNM、

SUAO、HUAL、FLNM、CHEN 最為顯著,速度差異量多達 5-15 mm/yr。將集集地震 後 6-11 年內之速度場(圖 1.4 藍色箭頭)與震前速度場(圖 1.4 綠色箭頭)比較,測 站SUNM、SUAO、HUAL、FLNM 仍有差異量約 3-5 mm/yr。另外也利用速度場資料,

利用二維彈性斷層模型反演中部地區以及嘉南地區斷層的幾何型態以及滑移速率,對於 評估斷層之發震潛能有良好的依據。

圖 1.4:1995-2010 年間相對於 S01R 之速度場。綠色箭頭為集集地震震前時段(1995-1999 年)、紅色箭頭為集集地震後1-6 年內時段(2001-2005 年)、藍色箭頭為集集地震 6-11 年內時段(2006-2010 年)。紅色星號標記集集地震震央位置。

目前井下應變儀的資料已經可以移除不正常的突出資料、估計井孔回復與水泥膨脹 效應的影響趨勢與估計因自然環境對應變資料的影響量,其中包含地下水影響與氣壓影 響分量的初步估計與移除,與利用多變數迴歸法來分析井下應變儀觀測中的潮汐分量。

並以建立移除環境影響因素後的殘餘地殼應變時間序列,作為尋找與地震相關的應變"

異常"。

100 年的計畫中,我們嘗試定義井下應變儀的地震前兆訊號,其搜尋原則如下:

a. 因為尚未修正潮汐與降雨的效應,本計畫僅搜尋台灣地區規模大於 5.0 的地震

前後各15 天可能的異常,對於變化小於潮汐變化(約 0.2 μstrain)的現象先不

圖 1.5:2009 年至 2011 年 10 月井下應變儀地震前兆相關之地震。

圖 1.6:嘉義測網的井下應變儀於 2010 年 3 月 4 日甲仙地震期間的面應變時間序列。(a)圖為 甲仙地震期間嘉義網三個測站的面應變時間序列,資料已做過校正(包含井孔與水泥雙 指數回復效應、地下水位修正與氣壓修正),明顯各站都有同震的變化。(b)圖為地震前 2 月 15 日期間嘉義網三個測站的面應變時間序列,並且各測站皆扣除平均應變量。

應變率的改變在三個測站都有發生,時間大約在地震前8-12 天。

斷層活動度與地震潛能分析模式評估部分,本計畫參考美、日之研究方法及結果, 同時破裂之情形,並參考Hung et al.[1999]之構造剖面建立斷層面之三維幾何模型,面 積為 654 平方公里。在進行活動斷層發震機率評估時,考慮兩種情況:狀況一為未知 活動斷層最近一次活動時間,以 Poisson 模式評估未來 30 年、50 年及 100 年發生規 模≧6.7 之機率為 11.46%,18.35%,33.26%;MW≧7.0 之機率為 4.40%,7.23%,

13.91%;狀況二為假設 1941 年中埔地震為最近一次發生時間,以 BPT 模式評估未來 30 年、50 年及 100 年發生規模≧6.7 之機率為 5.17%,11.13%,30.46%;MW≧7.0 之機率為0.01%,0.05%,0.62%。

在整合資料觀測分析部分,本研究針對規模五以上的地震,尋找可能的異常記錄,

結至 2011 年 10 月止,總共有 87 的地震規模大於 5 的事件,其中,其中規模最大為 M6.9,發生在花蓮市地震站東南約 20 公里外海。其空間分布及對應的震源機制如圖 1.7 所示。在 87 個規模五以上事件中,約 78%的地震皆發生於台灣東部及外海。共有 11 個規模大於六的地震,亦大多為東部外海的地震,僅有兩個地震分別發生在高雄甲 仙(M6.4, 2010/3/4)和南投名間(M6.2, 2009/11/05)。這些規模六的地震僅有一個事件同 時觀測到(1) 地下水位(2)地化氣體(3)井下應變儀記錄三樣異常,此事件為規模最大的 M6.9 地震。

異常記錄統計圖如圖1.8 事件 27 和 72,發生於 2009/12/19(規模 6.9,花蓮外海) 和2011/3/20(規模 5.8,台東外海)。而由於規模 5.8 的地震事件又同時有對應到慢滑事 件(slow slip event)的長微震(tremor)之記錄,我們初步排除規模 5.8 地震事件的同步異 常觀測為前兆型異常。

圖 1.7:2009 年至 2011 年 10 月規模大於五地震之位置及震源機制圖。紅色海灘球為所有觀 測網中觀測到至少三種或以上之異常訊號。

圖 1.8:2009 年至 2011 年 10 月規模大於五地震之異常記錄對應比較圖。