群震,不可小看的地震活動

【本篇介紹由本系 彭葦博士後研究員及陳卉瑄教授提供】

地震群依照時空分佈特性可分為主餘震序列以及群震序列,他們分別代表兩種不同的地震觸發行為。主餘震序列的地震群主要是以主震造成的應力觸發而形成,其地震群的空間分佈大小以及數量正比於主震的規模,另一方面,群震則主要以無震滑移觸發為主,地震群的空間分佈大小以及數量與主震規模無關。由於群震的時空分佈無法預估,所以往往會造成地震災害潛勢的低估。

為了有系統的搜尋台灣的群震,本團隊利用中央氣象局的地震目錄從 1990 年至 2019 年以統計的方式搜尋出 153 個地震規模大於3、震源深度小於 50 公里的淺層群震序列。其群震序列的空間分布(圖一a)主要集中於東部以及外海地區(區域A),池上地區(區域B),中央山脈南段(區域C)以及西部麓山帶(區域D)這四個區域。而高達 70% 的群震主要集中於 A、B 兩區域。

而為了了解控制群震活動的機制,我們首先比對群震的震央分佈以及台灣地熱資料,我們發現內陸的群震並沒有對應到熱通量高的區域 (圖一a),所以熱液體的流動可能並不是台灣內陸群震的主要原因。除了地熱的資料之外,我們亦與重複地震的資料比對。重複地震為斷層發生無震滑移的一項指標性訊號。由圖中可以得知重複地震與群震的空間分佈在空間上具有高度相關性,而最佳相關性發生在區域B(池上斷層),62% 的群震在震央半徑五公里以內可以找到重複地震。而由Thomas et al. (2014)提出的縱谷斷層的間震滑移模型來看,池上地區深部( >15 公里)為一個斷層耦合率低的區域,而這個區域與重複地震以及群震的震央位置吻合(圖一b),我們亦猜測池上斷層深部的慢滑移可能是形成這兩種地震觀測的主要條件。

而台灣其他地方的群震形成機制,並不僅限於潛移斷層,到底哪些機制能解釋不同區域的群震?而群震的時間空間演化行為能不能被預測?這些,都尚未有清楚的答案,未來還需仰賴更多其他大地測量資料、地球物理資料進行整合分析。

圖一、(a) 台灣群震,重複地震以及熱流資料比對圖。黑色圓圈為群震資料,灰色圓圈為重複地震資料。重複地震資料來自Chen et al., (2020)。 (b) 重複地震與群震與斷層耦合率沿池上斷層走向方向剖面圖,圖中顏色色皆為斷層耦合率。斷層耦合率資料來自 Thomas et al., (2014)。

Chen, Y., K. H. Chen, J.-C. Hu, and J.-C. Lee (2020). Probing the Variation in Aseismic Slip Behavior Around an Active Suture Zone: Observations of Repeating Earthquakes in Eastern Taiwan, Journal of Geophysical Re-search: Solid Earth 125, no. 5, e2019JB018561, doi: 10.1029/2019JB018561.
Peng, W., D. Marsan, K. H. Chen, and E. Pathier (2021). Earthquake swarms in-Taiwan: A composite declustering method for detection and their spatial characteristics, Earth and Planetary Science Letters 574, 117160. doi : 10.1016/j.epsl.2021.117160.
Thomas, M. Y., J.-P. Avouac, J. Champenois, J.-C. Lee, and L.-C. Kuo (2014). Spatiotemporal evolution of seismic and aseismic slip on the Longitudinal Valley Fault, Taiwan, J. Geophys. Res. Solid Earth 119, no. 6, 5114–5139, doi: 10.1002/2013JB010603.

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