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解開餘震之謎

102/05/20 17142

陳慈忻｜國立臺灣大學地理環境資源所

2013年5月16日上午7點46分高雄市桃源區才剛發生規模4.3的地震，鄰近區域又在上午8點19分發生規模3.6的地震，人們可以預期地震過後可能發生餘震，不過關於餘震，可能還有一些你沒想過的事情。

張翎的《餘震》是部以1976年唐山大地震為故事背景的小說，書名「餘震」是以一種文學角度來描述心理層面的感受，災害的影響不只是在當下，也對於災民的生命產生無以計數的漣漪。而你認為「餘震」是什麼？是強震過後規模較小的地震？從自然科學的角度，餘震也有可能是規模大的強震。

地震會發生是來自於斷層的錯動，而錯動釋放出來的能量及應力，遇到其他鎖住的斷層面受到足夠的應力，就像是一條隱隱的裂痕，被敲一下可能就裂開來了，產生餘震。

觸發餘震的最主要來源就是「靜態應力(static stress)」及「動態應力(dynamic tress)」，靜態應力指的是因為斷層錯動而造成周遭的應力重新調整，動態應力則是地震產生的波動傳出去，不同的地層受到波動的能量大小不同，產生不同程度的應力。

餘震不見得總是規模比較小的地震，歷史上有不少強震在鄰近地區成對出現的案例，普遍被科學界認為是因為靜態應力造成的；動態應力傳到火山或地熱區引起微地震(micro earthquake)或在附近地區產生餘震不是罕見案例，但是很少科學家提出「動態應力能觸發規模大的餘震」，2010年《nature》期刊有一篇研究指出：「動態應力引發較大的地震是不可能的。」

產生動態應力(dynamic stress)的波動又可分為表面波(surface wave)及實體波(body wave)，表面波的威力大、速度慢，實體波是在地球內部傳送的、速度較快，我們常聽到的P波、S波就是屬於實體波。中研院地球科學所的林正洪博士認為：「S波可能觸發規模大的餘震。」為什麼呢？

P波可以在物質的三態中傳送，但是S波只能在固態物質中傳送，這個特性使得S波碰到更深層的液態地核(outer core)時無法繼續前進而反射回來，這種垂直向下的S波、碰到地核、S波垂直反彈回的表的連續過程，就稱為「ScS」。

ScS回到地表的時候震幅通常很大，因為垂直向下的最短路徑使得過程中的能量消耗少，而且碰到液態地核的S波幾乎完全反彈回來，因此林正洪博士認為ScS極有可能觸發規模大的強震。

林正洪博士提出了實例，2008年汶川地震(俗稱四川大地震)發生後，隔了15.5分鐘，又發生另一個矩規模(Mw)6.0的餘震，透過美國地質調查所(USGS)的網站可以計算任一種的震波到達任何地點的時間和震幅，他發現ScS回到地表的時間與此餘震發生的時間相當吻合。

1個符合的案例可能被懷疑只是巧合，需要透過量化的統計數據來支持科學假設，因此林博士整理了2000年以來矩規模大於8.0的24個主震及其餘震資料，去分析在主震發生過後相隔多少時間會發生矩規模大於5.0的餘震，結果顯示15到17分鐘之間發生規模大的餘震頻率最高，而ScS返回地表的時間恰好就落在這個區間！不過研究結果也顯示，矩規模7.0至8.0的主震引起之餘震，就沒有明顯在哪個時間區間特別容易引發規模大的餘震。

這是強餘震觸發機制的一大突破，但是機制可行不代表一定會發生，當地是否有其他已經達到錯動臨界點的斷層？周圍的應力狀況是否配合？有很多其他影響地震觸發的條件，強震產生的ScS就像把鑰匙，如果沒有鎖在那裡，也不會釋放出下一個地震。（本文由國科會補助｢新媒體科普傳播實作計畫─重大天然災害之防救災科普知識教育推廣｣執行團隊撰稿）

責任編輯:鄭國威 | 元智大學資訊社會研究所

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