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探索大地的能量–臺灣車籠埔斷層鑽井計畫
96/11/06
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黃中｜
臺灣大學新聞研究所
1999 年 9 月 21 日，臺灣集集發生規模 7.6 的大地震，引發車籠埔斷層破裂，使得豐原附近地表上下錯動高達 8 公尺，地下破裂甚至達 14 公尺。如此巨量的錯動景象，世所罕見，引起國際科學界的重視。
要了解地震的能量變化與生成機制，必須深入地底直接採取「岩心」加以分析。於是在國科會支持下，中央大學及臺灣大學研究團隊策劃「臺灣車籠埔斷層深井鑽探計畫」，與美、日、德等國學者合作，展開地下 2 公里的鑽探工程。這項工程從震測找井位、鑽井及岩心取樣，都由國內公司負責，震測值誤差僅 10 公尺，岩心採樣成功率高達 99.9 %，顯示我國鑽井相關研究技術精良，讓各國學者刮目相看。
計畫主持人之一中央大學地球物理研究所王乾盈教授表示，歷經湧水、崩井等危機，研究團隊終於深入地底 1,111 公尺取得車籠埔斷層帶岩心，更繼續深入至 1,720 公尺處取得三義斷層帶岩心。車籠埔斷層帶是研究的重點，也是各國學者積極爭取的研究樣本。為使各國各項研究都能分得重要的斷層帶岩心，研究團隊試圖「一箭三鵰」，在距離Ａ井 40 公尺外開鑽Ｂ井，並在Ｂ井中加取一段側鑽Ｃ井，於是 3 口井共取出了「3 段」車籠埔斷層帶岩心，讓各國學者各取所需。
此外，鑽探留下的Ａ、Ｂ兩井還可進行「雙井實驗」。雙井實驗是把鹽水灌入Ｂ井，量測其到達Ａ井的情況，藉此研究雙井間的滲透率、孔隙度等重要參數。除雙井實驗外，研究團隊還安裝 7 個井下地震儀，進行為期 4 年的斷層帶微小地震（規模小於 0）長期觀測，探討大地震後斷層面上殘留應力釋放的情形。
研究團隊進行岩心分析後有 4 個重要發現：（1）12 公分厚的「主要滑移帶」至少滑過 33 次，每一層形貌非常類似，代表地震行為是會重複的；（2）由斷層帶岩石磨碎顆粒大小計算出只有 6％ 滑移量導致錯動，其餘都反應在熱及震波釋放上；（3）由黏土礦物分析得知地震斷層發生時的溫度超過 1,100 度，把斷層帶岩石融熔成假玄武玻璃；（4）斷層泥滲透率比一般低 1 至 2 個數量級，且化石材料有分解現象，顯示地震時引發溫度遽增，造成超高壓流體暴增甚或汽化，快速弱化斷層帶，導致巨量錯動。
就全世界地震斷層研究而言，這些發現都相當獨特，深具意義。王乾盈教授表示，以往地震學家沒有實證資料，只能假設地震會重複發生，車籠埔斷層研究則提供了準確、直接的數據。「The data cannot predict, but the model can.」王教授謹記這句名言，認為藉由「地震震源區鑽探」可以獲得正確且豐富的地震資料，並藉此建立地震破裂模型，對了解地震與地震預測研究都相當重要，希望國人能持續給予支持與鼓勵。
深度閱讀
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中央大學地球科學系暨地球物理研究所：臺灣車籠埔斷層深井鑽探計畫：http://www.gep.ncu.edu.tw，4/25/2007
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K.F. Ma, H. Tanaka, S.R. Song, C.Y. Wang, J.H. Hung, Y.B. Tsai, J. Mori, Y.F. Song, E.C. Yeh, W. Soh, H. Sone, L.W. Kuo, H.Y. Wu. (2006) Slip zone and energetics of a large earthquake from the Taiwan Chelungpu-fault Drilling Project, Nature, 444, 473-476.
