一九九九◆九月秋季 《第十一期》

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大地的怒吼與傷痕

陳文山／台灣大學地質科學系

←卓蘭內灣村的地表產生褶皺並形成正斷層，褶皺的軸部地表隆起，使原來平直的路面上升了約4公尺，成為一陡峭的斜坡。

　　921集集大地震的發生並非偶然，而是台灣島既定的命運。台灣是板塊擠壓出來的島嶼，只要有擠壓的力量，就會不斷出現地震；反過來說，要是沒有了板塊擠壓、沒有地震，也就不會有今日的台灣島了。台灣地震頻仍，這是我們的宿命。

　　因此，在了解921集集大地震之前，我們有必要先了解台灣島形成的背景，才能從根本去認識地震的本質，進而學習如何在台灣島上和地震共處。

　　約1,000至600萬年前，菲律賓海板塊與歐亞大陸板塊碰撞，將海底的岩層推擠隆起形成台灣島。從此之後，在菲律賓海板塊的推擠之下，台灣島一直持續抬升、擴大。數百萬年前的碰撞，造就了現今台灣島的誕生，地質學家特將這次碰撞稱為「蓬萊造山運動」。在台灣島的形成過程中，這是一億年以來最重大的地質事件，也因此才形成聳立在東亞海棚上的蓬萊仙島（下圖）。

←約1,000∼600萬年前，菲律賓海板塊與歐亞大陸板塊產生擠壓，而使得位在歐亞大陸板塊邊緣海棚上的岩層被隆起，形成海上的島嶼，也就是今日台灣島的前身。

　　但是，造山運動如何將海底岩層擠成聳立的高山與島嶼呢？

　　板塊好比是一塊泥板，受壓時會從中斷裂，之後，斷裂的一塊不是加疊在另一塊之上，就是被壓縮變厚。這兩種板塊的變形方式，無論是互相加疊或壓縮變厚，都會使地表隆起形成高山。因為地表的岩石比較剛硬，被擠壓斷裂後，經常相互堆疊加高，形成隆起的山脈。

　　板塊的斷裂處就是地質學家所稱的「斷層」，依照不同的斷裂方式又可以分為「正斷層」、「逆斷層」與「平移斷層」。當岩層沿著斷層面衝上另一岩層上面時，互相堆疊加高，這種斷層就稱為「逆斷層」。

　　所以，板塊受擠壓的造山帶會產生許多逆斷層，使岩層互相加疊、形成高山。台灣島是地球上現今幾個正在造山的地區之一，因此島上有著許許多多的逆斷層，如「花東縱谷斷層」、「雙冬斷層」、「車籠埔斷層」、「彰化斷層」等等。

　　由於板塊擠壓力量不斷向西遞栘（下圖），三百萬年來，先是出現「雙冬斷層」，接著便陸續往西邊，先後擠出「車籠埔斷層」、「彰化斷層」。到了現在，台灣西部正是板塊擠壓受力最大、逆衝作用最發達的地區，因此地表上正在累積受力的能量，未來還會有其他逆斷層，陸陸續續在西部平原區斷裂開來。

↑300萬年來，逆衝斷層先是出現「雙冬斷層」，接著便陸續往西先後擠出「車籠埔斷層」與
「彰化斷層」。現今還在活動的是車籠埔斷層與彰化斷層，其中以彰化斷層的活動時間最為年輕。

　　板塊為何會產生斷層呢？地震又是怎麼發生的呢？我們若要瞭解地震是如何發生的，就必須先清楚地震與斷層的關係。

　　當板塊初期受力時，還不會立即形成斷層，而是以彎曲或扭曲的變形方式來承受壓力、舒緩壓力；之後，一旦板塊承受不了壓力了，才會斷裂開來，將先前累積的壓力（也就是能量）完全釋放出來，以求舒解。這情形就像木棍受力時，先是會逐漸彎曲、不會立即被折斷，直到無法承受壓力時才突然斷裂。

　　板塊為何要形成斷層呢？這是為了要釋放板塊中所累積的能量，如同木棍析斷後就不再受力了一樣。斷層釋放出來的能量，大都以「震波」的形態釋放出能量，並會引起板塊震動，也就是所謂的「地震」。換言之，地震就是板塊舒解壓力、釋放能量的表現方式。地震波傳出去時，會逐漸消耗能量，所以越接近震央的區域，受到的波動（能量）越大；等到波越傳越遠，能量隨之逐漸減低，地震的威力也跟著減弱。

　　長久以來，台灣島處在板塊相互擠壓的造山帶，板塊長期受壓力，累積了龐大的能量，這些能量隨時都會釋放出來、產生地震。因此，每年台灣島都會發生數千次有感或無感的地震。

　　我們若稍加注意，就會發現每年地震發生的地點（震央）大多位在台灣東部地區，約佔75％；而西部地區發生地震的比率約20％。從本世紀地震災害的記錄來看，東部地區發生地震的頻率雖高，但地震災害卻較小；反而西部地區的地震災害比較嚴重。

　　雖然從人口與建築物的密度來看，西部地區所造成的傷亡自然會比較嚴重，但這不是唯一的因素，另外一個重要的因素是地質因素，那就是：西部引發的地震規模通常都比較大。

　　為何西部地區的地震較少，地震規模卻比較大呢？目前，地質學家對於這種現象雖然還沒有一個正確的解答，但一般皆認為，這可能與斷層能承受的力量大小有關──斷層能承受的力量愈大，之後釋放出來的能量就愈大。

　　這種現象就好比折斷一根筷子與一根木棍時，煞那間，雙手受到木棍的震動比筷子還要大。這就說明了，在折斷木棍之前須施予很大的力量（能量），因此木棍釋放的能量也比較大，雙手受到的震動就比較劇烈。台灣西部的斷層就像是木棍，能承受較大的力量，在板塊斷裂之前，要累積那麼多能量所需的時間也較長。因此，西部地區發生地震的頻率較低，但是一旦發生了地震，地震釋放出來的能量較大，地震規模也比較大，造成的傷亡自然也比較慘重了。反觀東部地區，有些斷層就像一根筷子一般，稍稍一折就斷了，所以，儘管地震發生次數比較頻繁，而地震的規模通常卻小很多。

　　921集集大地震發生在「西部麓山帶」這個地質區域（下圖）。西都麓山帶的板塊之所以抬升成山，主要是靠3條逆斷層的加疊作用，由東向西分別是「雙冬斷層」、「車籠埔斷層」與「彰化斷層」。目前地質學家大都認為車籠埔斷層與彰化斷層屬於「活動斷層」，它們都是還會引發地震的斷層。

←台灣島是被擠壓形成的，菲律賓海板塊與歐亞大陸板塊的邊界就是花東縱谷斷層。而位在歐亞大陸板塊之上的中央山脈與台灣的西部地區的地殼，因受擠壓而產生一系列向西逆衝的斷層。以中部地區的地質剖面為例，逆衝斷層有雙冬斷層、車籠埔斷層與彰化斷層。921集集大地震就是沿著車籠埔斷層的位置形成地表的破裂。

　　921集集大地震之後，位在台中盆地東緣與山麓交接處的「車籠埔斷層」，沿線造成地表劇烈的變形，形成一道長超過100公里的明顯斷層崖，高度差約有0.5至8公尺，因此可以確定的是，此次大地震與車籠埔斷層的活動息息相關。

↑921集集大地震，車籠埔斷層將台灣島的地表，撕裂出一道近100公里的疤痕。
斷層的位置從雲林的古坑到台中的石岡，斷層主要沿著山脈與平原的交會處出露地表。

　　車龍埔斷層位於中部山區與平原區的交接處。從地質的角度來看，921集集大地震的災害，可將災區劃分為3個不同性質的地質構造區──

　　地震斷層區：車籠埔斷層這條地震斷層，主要通過了卓蘭、石岡、豐原、潭子、太平、大里、霧峰、草屯、中興新村、南投市、名間、竹山與古坑等城鎮。

　　山麓區（斷層上盤）：車籠埔斷層東側是西部麓山帶的山脈，地底是堅硬的岩層。這個地區人口集中在數個鄉鎮，如卓蘭、東勢、新社、石岡、埔里、集集、中寮、國姓、水里等，以及零星分布在山區的部落。

　　沖積平原區（斷層下盤）：車籠埔斷層西側是台中盆地的沖積平原，平原底下是鬆軟的礫石與沙泥層。這地區包括了許多人口密集的城鎮，如豐原、潭子、台中市、太平、大里、霧峰、草屯、中興新村、南投市、名間、竹山、員林市與彰化市。

　　從建築物破壞的範圍來看，發現似乎與上述的地質分區相關──

　　地震斷層區：從現場的調查發現，斷層通過的地區是無堅不摧、無物不毀的情景，由此可以想見，再怎麼堅固的建築物，都是無法抵抗大自然的摧殘的。因此，斷層區上面建築物的破壞，百分之百全是地質因素造成的，也因為這樣，有些國家才會訂定法律，來規範斷層兩側為限建地區。

　　山麓區（斷層上盤）：這區域的建築物，也遭到了全面性的破壞，例如中寮鄉有90%的房屋傾毀，東勢與埔里也有同樣的情形。這種全面性的破壞，可能與地質因素有較密切的關係，如地震波在堅硬的岩層中行進的加速度大小、震波方向與建築物的關係、地表變形等等因素，都會造成區域性的全面破壞。地質因素固然帶來相當大的影響，但建築物的結構也脫離不了關係，因此是由此雙重因素造成的。

　　沖積平原區（斷層下盤）：這區域的建築物破壞，呈現零星分布，而非全面性破壞，其中以台中市與台北市最明顯。這種現象一般說來並不是由地質因素引起的，不會只形成單一建築物的傾倒。但是如台中港與員林地區因沖積層液化造成區域的村落房屋下陷的情形，就是與地質的因素有關。

　　從921集集大地震的建築物破壞程度來看，凡座落在斷層區之上的建築物皆遭受損壞，無一倖免，人員傷亡慘重。以下就來看地震斷層造成地貌的變化與結構物破壞的情形──

　　斷層現身：大地震時經常撕裂地表，形成許多新奇的地貌景觀，最常見的便是「斷層」，921集集大地震，車籠埔斷層將台灣島的地表，撕裂出一道近100公里的疤痕。日本的阪神大地震，形成了長約40公里的地震斷層，已經可說是非常少見的現象，但921集集大地震在一夜之間形成的地震斷層長度雖不是絕無僅有，但也算是世界罕見的奇觀了。地表斷裂時經常形成一側的地表抬起，另一側相對下降，形成兩個不同高度的地面，兩個斷面之間就是地震斷層的位置。

　　地表隆起抬升：斷層通過之處有時會將河流截成兩段，或將地表隆起形成一座小丘。921集集大地震過後，產生了斷層一側的地表被抬升的現象，呈現階狀或崖狀的地形。斷層通過稻田時，則將稻田的一側抬高數公尺，形成猶如梯田一般的景象。

←斷層從稻田當中通過被抬升了約1.5公尺，形成兩個階地好像梯田。

　　瀑布：假如斷層經過河床，會抬起上游河床，形成「瀑布」。這次的地震斷層在石岡的大甲溪河床上，形成一個落差約6.5公尺的瀑布奇景，就稱它為石岡瀑布吧！板塊變動的速度一般是無法以肉眼觀察到的，但這次地震以極快的速度改變了地貌，也讓所有的地質學家親眼目睹了自然界的造山奇景與板塊變動的威力了。

←集集大地震時在大甲溪中形成高約6.5公尺的石岡瀑布。

　　地裂與噴沙：除了斷層之外，地表受到拉張時產生張裂的裂隙若相當巨大，則稱為「地裂」。地震時部份的地底受壓力，形成高壓的地下水，地下水便夾帶泥沙、沿著地裂裂隙噴出地表，造成「噴沙」與「噴泥」的現象，形成「沙火山」與「泥火山」。有疏鬆泥沙沖積層的地表最常出現這種景象，例如稻田、果園、河床與河階等地區。

←地震時形成地下水壓太高，地表產生裂隙，地下水攜帶沙噴出地表，形成噴沙。

　　山崩與地滑：地震時最常見改變地貌的作用，即是「山崩」與「地滑」，因為地表震動劇烈時，地表的土壤與鬆動的岩層會被震落或坍滑。從地震之後拍攝的衛星影像或航空照片可以看出，台灣島上的山脈已處處露出傷疤，因為大規模的山崩使得岩層裸露出地表。最明顯的是草嶺與九份二山的山體滑落河谷，並堵塞河水形成新的天然湖泊，稱為「堰塞湖」。而台中縣烏溪河畔的九九峰是礫岩構成的陡峭山體，地表不易形成土嚷，只生長淺根的植被，地震震落了山體表面風化的岩石與表覆的土壤，也形成了一個童山濯濯的景象。

←桶頭橋的東側正是觸口斷層的出露位置，地震時斷層帶產生移動並造成山崩。

　　結構物被破壞：巨大的橋墩在瞬間被剪斷、葡萄園在一夕之間隆起成為小土丘……，沿著斷層一路看來，發現凡是座落在斷層帶上的結構物一律被摧毀殆盡。斷層經過建築物時，有的倒塌、有的傾斜、有的一樓消失了……，卓蘭的內湖村原來位在大安溪北側的沖積平原上，卻在一夕之間變成了小山城──平坦的街道成為陡坡，本來在街上的家，現在卻座落在山坡上。那天夜裡，內灣村的板塊隆起了約2至4公尺，並且形成數條斷層橫切過村裡，幾乎摧毀西半邊的內灣村。

←車籠埔斷層經過霧峰連接草屯要道的烏溪橋，斷層通過北側第四與第三個橋墩之間。直徑約2∼3公尺的橋墩被攔腰截斷，斷層所經之處是無堅不摧，由此也可以想像大自然的力量是令人敬畏與不可輕忽。

　　西方人一心要征服大自然，東方人則是敬畏大自然，其實我們無須敬畏也無法征服它，而是要虛心去瞭解它。從921集集大地震中看到山河變色、辛苦建立的家園無一不被摧毀的景象，就可以知道人類是多麼無知與渺小。

　　歷經本世紀最大的地震之後，雖然看到台灣人的愛心，但也希望能夠體悟自己對大自然力量的無知，並從中記取教訓。許多人急著想知道「將來還會不會有大地震？」答案絕對是肯定的，大地震還會再次到訪的，因為這是台灣島的先天體質，我們若想繼續在島上安居樂業，只有學習和地震共處，才是我們唯一的出路。

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