震識：那些你想知道的震事 --地震科學防災知識故事: 斷層上的短暫瞬間：動與不動之處(下)

文／阿樹《震識：那些你想知道的震事》副總編輯

在上篇斷層上的短暫瞬間：動與不動之處(上)談到斷層上的「地栓」(asperity)時，阿樹賣了個關子，原因是因為~~來不及寫拖稿~~太難一次把事情講清楚，所以再多花點篇幅來聊聊這件事。

斯斯有兩種，主震也有兩種

像台灣這種位於板塊邊界附近地震頻繁的區域，多數無感地震是「看似隨機」分布。通常在發生較大的地震時，才會出現時間、空間上相關性極高的地震分布。而我們會將這樣一群接近的地震稱為「地震序列」，序列中最大的那個地震自然而然就是「主震」，而在它之前的小地震就是前震，之後則為餘震。當然這也是有例外，像是有時會突然發生一大群規模2~4之間的群震，而沒有較為明顯的主震，但這種狀況並不是今天要談的，所以也先跳過…

還有一種特別的情況，那就是「雙主震」，顧名思義，當地震序列中有兩個發生時間相近(數秒到數分鐘，頂多幾個小時之內)，且震源位置、地震規模相近時，我們會稱它叫「雙主震」。由於地震規模的計算本來就有些容許誤差，計算上差個0.1、0.2的情況並不能真正分出哪個才是最主要釋放能量的地震，所以最簡單的處理方式就是讓它並列為主震。

可是案情並不單純…斷層只有一個怎麼會有「雙主震」？

是的，沒代沒誌不會隨便就發生雙主震，如果一次大規模的斷層錯動會產生一次較大的主震，也就代表雙主震等於有「兩次大規模錯動」，問題來了，這兩次到底是發生在同一個斷層上？還是在不同的斷層上呢？

實際上，雙主震發生在同一斷層或不同斷層上皆有機會，或許先以「發生在不同斷層上」來切入理解會簡單一些：可以想成這個地方的地下可能有幾個潛在的斷層，兩個都面臨著能量累積快要到極限發生地震的情況下，當一個地震發生後，極有可能誘發第二個地震。

至於在同一斷層面上發生雙主震的情況，就得回溯到前上一篇文章介紹的「地栓」(asperity)概念，斷層面上往往並不均勻光滑的滑動，也不是整塊一起「鎖住不動」，外力(如板塊作用力)多半集中在數個地栓區塊上，而這些區塊有大有小、或許都有各自累積能量的極限。譬如有些較小的地栓可能隔段時間就會滑動發生小地震，而較大的地栓則會累積得久一點才釋放能量。

不同的地栓大小與地震關係示意圖

斷層面上可能有好幾個大小不同的地栓，如果正好有兩個差不多同樣大小的地栓差不多同時累積到臨界點時，有可能會一同發生地震，或是其中一個開始滑動時進一步誘發了另一處發生地震，因為兩地栓的大小、累積能量相近，地震規模也會大致相當。但如果兩者相去甚遠，我們可能就會把較小的那個事件當作前震或餘震來看待了(端看發生的先後順序)。

要怎麼辨認出雙主震？

我們不可能看得到斷層上的地栓，所以唯一的資訊就是「地震波」，但要怎麼藉由地震波了解的細節，可能一言難盡，在此也僅簡述基本的概念。首先，儀器收到的地震波，其實裡面隱含了震源破裂時的特性、震源到測站間的地質條件等等，而現在的地震波分析的方式已經可以逐一分析這些參數，而前些日子在本站談震矩與震矩規模時，也提到了「地震矩」是從斷層面的位態、斷層特性與斷層面破裂情形所綜合出來的參數，所以「斷層是怎麼破裂的」其實也與地震矩規模的發展幾乎是同時開始的(約莫1970年代末、80年代初期)。

Thorne Lay和金森博雄[1]在1980年針對索羅門群島的兩個雙主震地震序列分析後，提出了兩種不同的地栓分布(asperity distribution)的模型，其中索羅門型式(Solomon type)的地栓分布圖顯示，其隱沒帶的地栓為許多規模相近的地栓所組成，所以發生的雙主震多是獨立的地栓，會產生規模相當的地震，但其它地區多半是非均勻分布的(heterogeneous)情況。

兩種地栓分布模型，圖片摘自Lay, T. and Kanamori, H., 1980.[1]

而這非均勻分布的地栓，其實也幫助我們合理的詮釋多數地震的發生情況，在有前震的情況，多半是較小的地栓發生破裂後，接著才發生大規模的錯動(較大的主震)。此外，當較大的地震發生後，也會連帶的影響到斷層面上其它的地栓，發生「藕斷絲連」的情況，這時也可以從餘震分布推測斷層的延伸位置。如果套用在大型地震(規模大於8以上)時，甚至會發現斷層面上數個地栓連動的現象，譬如2011年東日本大地震的斷層面上就至少有4個地栓區域，而921集集地震也可看出兩個地栓分布區(下圖)。

集集地震的震源模型，虛線為斷層的主要錯動區(地栓所在)。

這些研究對我們有什麼重要的？

這兩篇文章說明了近代斷層與地震間關係的研究進展，讓我們至少從抽象的彈性回跳理論慢進展到「具像化地震發生的瞬間」，阿樹也要特別提醒，畢竟這些資訊都是來自於科學家對於地震波的解析，加上為數不算多的地質資料而的理論結果，這些研究也有一些極限：譬如2016年發生在高雄—台南的地震，也在地震發生了好些天後，學者才從地震波的分析推論「雙主震」的可能性，像這樣兩起超近的雙主震事件，仍無法在地震當下就釐清，因此這類針對斷層與地震的研究，最大目的其實是在追尋地震好發處。

試想一下，如果我們有機會了解斷層面上易發生地震的地方有哪些、它的能量累積釋放情形與地表觀測資料的連結，這樣我們多少就有機會評估它未來發生地震的可能性，還記得我們站中的首篇文章嗎？文章中提到的「未來發生的地震機率」，有一部分的發展就是利用本文提到的地栓研究，提出震模型，加上再現時間與震度分布等相關研究計算求得，像這樣看似純學術的基礎研究，也是能進一步運用到民生之上的。