小地震比較多，就不會有大地震嗎？

文／潘昌志　　編輯校稿／陳子翔

或許在地震頻繁的臺灣，大家對於地震不陌生，若經常關注相關報導，或是有看我們平常的文章就會知道「地震是一種能量累積後釋放的現象」。不過阿樹就常聽到一個有關地震釋放能量的迷思，那就是「發生小地震好，因為這樣大地震就比較不會發生。」的論點。

為什麼說這是迷思呢？因為這本來就不是必然情況，但在以往少有學者會直接跳出來駁斥，甚至前氣象局地震中心郭主任也常有類似這樣的比喻：「目前今年台灣所釋放的地震能量為〇〇顆原子彈、還有〇〇顆的能量還沒釋放…」。看起來這就像有種嘗試預測地震的意味，但又似乎在研究中少見這樣的統計。因此，為了避免大眾在看待研究產生誤解，我們認為有必要跟大家談談這個主題。

來源：民視新聞yahoo版

首先，地震的能量能不能統計與評估，得從：「地震再現模型」這個重要的概念談起。如果斷層的累積能量到釋放的過程固定，那麼在固定的時間間隔下，應該會發生固定大小的大地震，但是實際上並沒有這種例子。因此Shimazaki and Nakata (1980)提出了二種不同的地震再現周期的模型，一種是「時間可預測模型」，另一種就是「滑動可預測模型」。直接用「人話」來跟大家說明就是，時間可預測代表的就是我每天不管吃多、吃少或幾點進食，就是準時早上10點會在公司或學校上大號；而滑動可預測就是不管怎麼樣，我就是每次只要上大號就是固定排出500g的排遺。現實上是會有某程度接近某一種狀況，但也會有一定量的誤差，而且會因人而異，同樣的斷層錯動的時間與錯動量的可預測性，也是會因地而異。

以排遺比喻的斷層滑移地震預測模型(上半部修改自Shimazaki and Nakata (1980))

回到原先的主題，當「小地震比平常多」時，如果是接近「滑動可預測模型」的斷層，就會因為大量小地震釋放了一定的能量，而使接下來的大地震不會那麼大，或是延遲發生。但必須要先說這是「理想模型之一」，因為這邊說的小地震多，是要到「非常多」才會達到效果，因為如果規模差了2就差1000倍能量，因此以能量來看，要有1000個規模4的地震才能抵1個規模6的地震。至於如果是「時間可預測模型」類型的斷層，其大地震的再現程度就和時間的關聯較大，但和滑動量關係較小，就難以評估它動起來有多大。

1. 所以，要符合「小地震增加釋放了能量，延遲大地震發生」的狀況，只會出現在以下情況：特指某條斷層上發生的地震現象
2. 此斷層具有滑動量可以預測模型的特性
3. 別的因素(譬如地下水壓力)對此斷層的影響較小

但是即使是上述這種特例，都還是會有各測量與計算誤差在，更不用說是更混沌未知的地下構造，因此「小地震比較多，就不會有大地震」這句話，可能只有極小的正確率，其它狀況下它可能就如同丟銅板一般難以準確掌握。

但…假如我們能好好識別出各地斷層或地區的特性，深入研究地底下與分析地震資料，是不是就能找到符合能量規律釋放特性的斷層呢？

這樣的研究是有的，但也常有爭議或是不確定性高。地震研究中有一些針對過去地震所做的統計分析，期望能從規律性來找到答案，而最早找到地震具有規律性的研究，也是由發明「芮氏地震規模」的地震界黃金組合：古騰堡和芮克特提出的”Gutenberg–Richter law”(古登堡－芮克特定律)，這也是地震學中少有的「定律」關係式，意思是大於等於某個「規模」的地震和其地震「個數」的規律性：

來源：wiki By Courtesy Spinningspark at Wikipedia, CC BY-SA 3.0, https://en.wikipedia.org/w/index.php?curid=31230752)

接著簡述一下古登堡－芮克特定律(好我知道很難所以直接用粗體幫大家畫重點哦，但這個學測不會考)：某個地區、某個時間序列中，不同規模越的地震發生的頻率不同，越小的地震越多，而形成了指數(對數)的關係，其中a、b為常數，a與觀測的時間和區域大小有關，而b值(b-value)則與地體構造有關，中洋脊、海溝、碰撞造山帶、板塊內部(通常是大的陸塊中間)等不同構造特性都有不同的b值。但有些研究也發現，如果長期觀測一地的b值變化，會發現大地震前的b值「時常」會有變小的情況，因此有些地震學家便常試將b值作為一種「地震前兆」的指標。

那麼，b值和本文的主題有何關係？那是因為如果將a值固定，當某個統計時間區段的小地震減少時，b值會隨之降低(因為原先的大、小地震比例改變了)，這似乎就隱含著之後可能會有比較大的機會發生較大的地震，以回復到比較穩定的背景b值，正好會得到：小地震變得比平常少、大地震發生機率會提高。如果古登堡－芮克特定律是對，那麼這結論聽起來似乎合理，但背後還是有很多沒提到的科學限制和問題，諸如：

1. b值是依靠地震資料算出來的，實際上目前的地震儀不可能偵測到100%發生的地震。
2. 地震規模計算是會有誤差的，而且這種誤差可能很隨機、也可能有難以發現的系統性誤差。
3. 根據目前研究結果大地震前的b值降低並非必然現象。
4. 統計區間將影響a、b值計算結果。

所以結論是，如果我們以較大的時間、空間尺度來看，古登堡－芮克特定律是存在的、b值也確實應該有背景值和異常值存在，只是它的起伏尺度因地而異，也可能僅是宏觀的規律，因此目前才會將其作為地震前兆現象的參考之一(強調「之一」很重要，因為它的不確定性高，不是必然之事)。

回到主題，當我們討論「小地震比較多，就不會有大地震」這句話時，雖不能說它必然錯誤，但在句末加上問號，確實是必須的。而談到這邊還是得重申，地震預測的研究並非不能做，可是結果總是遙不可及，即使熱忱滿滿的研究者也只得慢慢做，急不得；因此，現階段的防減災作為和打底的基礎研究(譬如了解地震是什麼)，或許還是務實面向得考量投入的。


參考資料與延伸閱讀
維基百科：Gutenberg–Richter law
臺灣西南部由b值探求大型地震回復週期(中央氣象局研究計畫)
Shimazaki, K., & Nakata, T. (1980). Time‐predictable recurrence model for large earthquakes. Geophysical Research Letters, 7(4), 279-282.