每到九月，总是让我们想起1999 年的9 月21 日的集集大地震，当年地震带来的灾害至今仍让大家余悸犹存。在大地震发生后，台湾不论在地震科学、工程或防灾上，都有更深入的推广及学习，相关的成果也为世界所重视。藉由此机会，本文将介绍近年来由台湾出发而获世界重视的断层动力科学观测及分析成果。
由于前人睿智的建议，台湾自1993 年开始，由中央气象局地震测报中心架设了全世界最高品质且密集的强地动观测网，成为当时全世界唯一在灾害性地震发生前摆设完成的强地动观测网。因此，在1999 年集集地震发生后，此观测网资料为世界提供了解大规模破坏性地震机制最全面的研究。也透过地震资料分析及其断层模式反演，以及地表地质的观测，了解到破裂的车笼埔断层北段有高达约12 公尺的断层滑移量，及长周期的大滑移速度值。但是在南段虽无太大的滑移量，却有高频振动以及高的地震动加速度，这种大的滑移量与滑移速率的整体断层运动行为也特别受到世界瞩目。
由于当时对于地壳应力的理解，是无法造成如此大的断层位移；因为一直以来，地震工程大多认为系地震动加速度才是造成灾害的主因，但此次地震资料也揭露了大地震的滑移速度之周期对大型建物的影响。同时在分析灾害行为中，也暗示了地震破裂的复杂动力行为，故集集地震提供了地震科学及工程深切了解断层大滑移量的物理机制及其灾害特性。
由于突破性的科学研究及国科会（现科技部）的支持，2006 年开启了台湾与美、日、德、义等多国共同参与的世界瞩目的国际型台湾车笼埔断层钻探计画（Taiwan Chelungpu-fault Drilling project, TCDP ）。成功的钻探到集集地震的滑移带，其厚度约为毫米等级，且含有非常细致，约为奈米等级的黏土矿物断层泥，此项钻探结果也增进了对地震能量分区的理解，也了解到地震动力学的行为是需要地质及地震科学相互的配合。
如上述，集集地震时的高品质密集地震记录及成功的滑移带钻探，提供世界研究地震动力的分析基础。因此，透过理论力学分析地震运动滑移的时间及空间分布，研究团队也得到地震断层面上的动力学参数，显示剪切应力在断层面上分布的不均匀性，且其断层摩擦力会随时间及空间变化的复杂性。
在地震总能量的分析上，藉由集集地震钻探计画所得到的断层泥颗粒及厚度，得出产生此断层泥的破碎能所做的功。在钻井后的地球物理井测（分析穿透地层地性质的技术）及温度量测，分析地震中热能的耗损，以及钻探所得的断层带岩芯、岩石力学分析等，皆为现在断层力学中的高引用度文章。
热能为地震力学中最难分析的数值，在测量中所得断层带低摩擦系数，也促使往后世界各国在大地震后进行测量摩擦热的钻井计画（例：2008 年汶川WCSD 及2011 年日本东北大地震J-FAST ）。随着TCDP 钻井计画成功定义出1999 集集地震的滑移带，研究团队接着在井孔内安装现地井下地震仪（台湾车笼埔断层井下地震仪「Taiwan Chelungpu Fault Drilling Project Borehole Seismometers Array, TCDPBHS 」）以监测发生大滑移量后的断层带行为。
地震动力学的研究对了解地震物理行为，如起始、传播和愈合至关重要，断层滑移的物性关系是地震震源动力描述的关键。科学深井钻探计画，也提供了难得的机会观察断层深处的破裂，因此也了解到1999 年集集地震的物理环境：（1 ）在弹性张量储存以及释放之处，也就是巨大的错动破裂面上取出一段连续的岩心剖面；（2 ）在高速大滑移量区采样；（3 ）确定断层带内的物理条件（应力、孔隙压力、温度）。之后所设置跨断层带的现地井下地震仪，也提供了断层带动态变化的近距离观测资料，以了解大地震后断层带的构造及变化。
虽然1999 年集集大地震造成大规模的灾害，但由于在地震发生之前，已密集架设的强震站也提供了对集集地震进行广泛研究的机会。因此，此项宝贵的资料除了促使世界关注高质量的近断层资料，也提供了机会给地震学和地震工程师能更全面了解破坏性地震的灾害特性。近地表最大的滑移量可达约12 公尺，缓倾构造为科学钻探提供了独特的机会来了解大滑移量的断层物理特性。
透过此项计画，研究团队发现微米级的滑移厚度是集集大地震的重要证据；由现地温度测量得到的低摩擦系数也是解释在地壳断层是强或弱的悖论的重要发现；透过跨断层现地井下地震仪的多年观察，研究团队持续努力透过近距离地震观测资料揭示断层带的动力学。
从最近的研究中发现，透过动态触发，断层带可能被区域或远距离的地震影响，导致速度与应力异向性的变化，进而在大地震后，与世界上的断层带可能有远程的连结；透过大地震后断层带的现地井下地震仪，研究团队可以近距离观测断层带行为及其随时间的演变情形，获得第一手资料，并了解地震的诱发行为。
地震科学不只是科学研究，它与民众、社会及国家经济都有重要的关联。随着对地震科学前瞻研究的投入，研究团队在几年前再次结合地质及地震科学，成立台湾地震模型（Taiwan Earthquake Model, TEM ），了解台湾的断层及孕震特性，尤其断层震源破裂的物理特性，藉由分析其地震波传递特性来了解台湾各区域的地震危害潜势。而地震危害潜势分析以及未来希望获得推广的全震源时间及空间的地震景况与情境模拟，除了有助于地震工程及政府相关法规的推展外，亦对产业面对的地震危害有更先进的风险管理，以降低下次灾害性地震带来的风险。
台湾位于活跃的板块活动区，地震的发生是必然的。因此在科学面上，研究团队希望台湾可为世界带来更多先进的观测及前瞻性的科学研究成果；同时，也希望透过地质及地震科学的研究，整合相关领域，提供政府及民间甚至产业更多的地震防灾资讯及知识，并透过科普教育的推广防灾知识。研究团队已为此建立了 「震识」部落格（https://quakeledge.blogspot.com/ ），以透过社群网站提供正确的地震地质及防灾知识，使地震科学教育更加落实。
原文标题：集集地震带来的功课及学习
「震識」是由中央大學馬國鳳教授與科普作家潘昌志(阿樹)共同成立的地震知識部落格，我們希望透過淺顯易懂的分享方式，讓地震知識走入日常生活中。Facebook 页面，Blog 主页
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