斷層與地震

西元 1999 年 9 月 21 日，南投集集發生了規模 7.3 的大地震，影響地區覆蓋全台灣，奪走了上千人的性命，造成上萬房屋倒塌，成為台灣史上最大規模的地震之一。從此之後，生活在台灣的人們對於地震災害的防患意識逐漸抬頭，而地震的成因，則為地震多發地區不可或缺的知識。

在先前的章節中，我們瞭解到地表是由大陸板塊所組成。這些板塊因為地函中的熱對流作用，產生漂移的現象。在漂移的過程中，板塊會與鄰近的其他板塊有所碰撞，擠壓位於板塊交界帶的地層。

這樣規模宏大的板塊運動是否對人們的生活產生明顯的影響呢？是否又與神秘的地震成因有關呢？這些問題，是十九世紀困擾地質學家許久的問題，最後於二十世紀初被解答。在這個章節中，我們將探討斷層與地震的關係，並介紹一些關於地震的常識。

斷層錯動造成地震

西元 1906 年舊金山大地震後，美國政府邀請科學家雷德進行對地震的調查。這次地震發生的主因，為聖安德魯斯大斷層（San Andreas Fault）的斷裂與錯動，因此雷德便對該斷層著手進行研究。

調查的結果發現，地震前與地震後，斷層的東西兩側有所平移，而且平移的幅度並不小，如下圖所示：

在記錄下這樣的結果後，雷德給出了結論：在地殼運動時，會造成陸地岩層間的擠壓與變形。當此變形超過岩層所能負荷時，岩層即會斷裂，造成大量的能量釋放，使得斷裂處不停震動。這樣的震動，就是我們所知的地震。

斷層的特性與種類

我們一直提到的斷層（Fault），指的其實就是「斷掉的岩層」。在板塊移動時，陸塊上的某些地方會受力特別的大，造成該區塊的岩層過度擠壓而變形，最終斷裂。這樣的斷裂區塊，便是我們所稱的「斷層」。

一般來說，斷層的種類大致可以分為三種：正斷層、逆斷層、平移斷層。而平移斷層又可分為左移斷層與右移斷層。這些不同種類的斷層，分別代表著什麼呢？我們可以從下面的圖表中得知：

其中，相互擠壓的斷層稱為逆斷層；相互拉扯的斷層稱為正斷層。而在平移斷層中，若觀測者對面的斷層向左移，即為左移斷層；若觀測者對面的斷層向右移，即稱為又移斷層。另外，斷層的斷裂面稱為斷層面：位於此面之上的為上磐；位於此面之下的為下磐。

地震與地震波

大部分的地震，是由斷層的斷裂與錯動所造成。然而，還有其他的原因也會造成地震，例如隕石撞擊。當斷層斷裂時，其斷裂的點稱為震源，而由震源向上垂直延伸所達地表上的那一點，稱為震央。

地震的震動由地震波所傳送，其大致可以分為三種波，以波速由高到低分別為P 波（表示 Primary）、S 波（表示 Secondary）、表面波。P 波是一種縱波，也就是說，它造成的是地表前後方向的拉扯，如下圖所示：

緊接著 P 波抵達的是 S 波。這種地震波為橫波，亦即，它會造上地層的左右搖擺。我們可以從下圖中瞭解它的行進：

地震大小的分級

在此，我們要介紹兩個時常被搞混的名詞：規模與震度。這兩個名詞都用來形容地震的大小，然而卻有非常不同的定義：

規模（Seismic magnitude）用來描述該次地震所釋放出來的能量大小也就是震源的地層在斷裂時所放出的總能量。因為每次地震的震源都只有一個，因此不論今天觀測者所在的位置為何，地震的規模都不會改變。

人們最常使用的規模為芮氏規模（Richter Scale），由美國地震學家芮克特所發明。在計算芮氏規模時，其值定義到小數點後的第一位。規模的數值每增加 1，表示地震波的震幅增加 10 倍，而所釋放出來的能量約增加 32 倍。

震度（Seismic intensity），不同於規模的是，它用來描述某一個地區受地震所造成的搖晃強度，因此，就算是同一次地震，各地的震度也會因搖晃程度不同而有所差異。地震波大致上會隨著傳播距離的增長而衰弱，因此，離震央愈遠的地方，其震度理論上會愈小。

我國將地震震度分為 8 個等級，皆以整數表示：0 為最小，7 為最大，且通常人體無法感受到 0 級搖晃。在測量震度時，我們所記錄的是地表搖晃的地動加速度，而這 8 個震度分級，分別代表了不同範圍的加速度值。