文／潘昌志(阿樹)
在臺灣，大家對於「斷層」一詞應該不陌生，但要深入一點知道斷層是什麼、又是怎麼活動而產生地震的概念，卻未必普及，而當主管機關公布了斷層資訊，卻因為知識門檻差異，不是那麼容易理解這些圖資上的數據怎麼來，本文將從國中地科課本上的斷層開始入門，由淺入深的說明「斷層潛勢圖」是怎麼一回事。
斷層是什麼、活動斷層又是什麼？
斷層，顧名思義可想成是斷掉的岩層。但是，不是所有岩石斷裂開來都叫做斷層，如果岩石是因為風化或侵蝕作用而產生裂鏠，就不會稱其為斷層，比較常會是被歸類為「節理」，只有岩層發生破裂並且產生相對運動，才會叫做斷層。
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| 921地震的震源與震央位置圖，來源：中央氣象局數位科普網 |
斷層可依兩側岩層相對運動的方式分為三類：正斷層、逆斷層、平移斷層(有時會稱作走向滑移斷層)。斷層的相對運動我們常會稱之為「錯動」，在錯動發生前，岩石會先產生彈性變形，將受到的應力累積成應變，就像是我們折彎竹筷的過程一樣，只要將外力收回，就會回復原狀，但要是外力大過竹筷的彈性限度，那麼就會讓竹筷斷裂。同樣的原理套用在岩層上，岩層發生錯動就像是竹筷斷裂一般。而錯動發生時，除了岩層發生快速移動回到原位(其實是回到低彈性位能的狀態)，但就會伴隨著發生地震，而地震波又隨著具彈性的岩層向外傳播。
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| 斷層分類(莊文星繪，參見http://web2.nmns.edu.tw/PubLib/NewsLetter/89/149/08.htm) |
如果你很厲害，從書上的知識學到如何從觀察判斷出斷層，並且發現有個斷層就在你身邊，此時先別急著說：「這是一個會發生地震的斷層。」因為就像前面所提到的，如果讓斷層發生錯動的「外力」已經不復存在時，那個斷層也就不會再有發生地震的威脅性，簡單來說就是「死了」。所以真正要討論斷層會不會生地震時，要先判斷它是否屬於「活動斷層」。
通常一個斷層產生後，不會只錯動一次，會一直動吃動吃重覆錯動，因為以地質時間的尺度來看，通常影響某個地方外力會存在個好幾千年到幾萬年，而已經存在的斷層，就常會是岩層中最脆弱的位置，被外力壓久了或拉久了，都會是那個位置先錯動。所以一般認為未來很有可能會再錯動的斷層，其中一個標準就是「斷層上次錯動的時間離現在不遠」。
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| 斷層會重覆錯動，因而有了這些預測性的模型，然而現實的變數太多，仍然很難達到預測效果(上半部修改自Shimazaki and Nakata (1980)) |
可是，怎樣才叫「離現在不遠」，要考量的事情很多，包括已知的地質構造環境、學者對斷層再次活動的觀點、斷層活動對人們的風險等等。而在臺灣的活動斷層，理應就是由主管機關中央地質調查所定義的「更新世晚期(距今約十萬年)以來曾經活動過，未來很可能會再度活動的斷層。」
如果非要在這段愛情前活動斷層的定義多加個期限的話，我希望是一萬年
第一類活動斷層指的是「一萬年內有錯動過的斷層」，如果是一萬年，除了資料證據比較充份之外，它們發生地震災害的機會，也應該是活動斷層中風險較高的。而「前一次錯動距今超過一萬年、但還不到十萬年的斷層」，則會被列為第二類活動斷層，畢竟相對起來它們的活動性低很多，因此目前在討論未來再次發生地震的風險性時，也多以第一類活動斷層為主。
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| 中央地質調查所公布的台灣活動斷層圖 |
活動斷層有多「活動」，要怎麼知道呢？
地質學有一個很重要的「截切定律」，告訴我們較老的地質事件或是岩層會被較年輕的地質事件切過，也就是說，被斷層錯動而斷層的岩層，必然比斷層錯動的時間還老，所以我們只要從被斷層切過的岩層中，找出那個最年輕的岩層是在什麼時候形成的，便是可以做為最保守、最確鑿的地質證據。其中，野外露頭或是探溝調查的資料便是這種類型的證據。
關於野外露頭資料：露頭指的是岩層沒有被植披、鬆散風化的沉積物掩蓋的岩石，就跟課本上理想化可以看到的岩層剖面一樣，只要從斷層兩側的地層層序的年代關係，就可以初步推論。比如從地表看到斷層切穿的岩層超級年輕，那毋庸置疑的100%就是活動斷層了！只是露頭可遇不可求，大多數沒有這麼輕鬆的判斷方式。
探溝調查一般會俗稱槽溝、挖溝等類似的用語，概念如同野外露頭，但卻以自己挖掘的方式，將斷層通過的地方以挖掘的方式挖掘出一個地層剖面，細細的槽溝可以建立二維的剖面，但如果槽溝是有一定寬度的，那就會知道這個地方的斷層的三維構造，地質學家可以藉此更了解斷層的模樣。而且，如果選定得？宜，還可以抓到過去好幾次的地震事件，像現在車籠埔斷層保存園區裡的槽溝，在當年挖掘後，臺大陳文山教授的團隊便依據槽構內的剖面，找出過去2000年內6次大型錯動事件的地質紀錄。以我來比喻，槽溝就有如抽絲剝繭的法醫神探吧！
如果沒有那麼「漂亮」的鐵證，有二種仰賴新科技的好方式，那就是斷層活動性觀測和遙測地殼變形。拜科技日新月異所賜，利用衛星空拍的方式反覆對地面拍照、或是以精密的儀器(GPS或水準測量)監測地表的運動，可以讓我們看到每年只有幾公分的板塊運動，儀器絕對能比我們玩一二三木頭人看得還細微！這就像是有了全天候的監視器看著斷層的一舉一動。既然能監測板塊運動，那麼板塊在斷層上累積了多少應變也能推算，地球物理學家就會利用這樣的原理，去推論斷層是不是未來有可能會活動，通常看得到有在累積應變的斷層，都會被列入活動斷層的觀察名單！
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| 長期觀測用的GPS測站 |
可是，斷層並不是走路走一走就會發現，得要花點時間才能找到，這時就不能忘記一些「間接」發現或是研究斷層的方式，那便是構造地形、鑽井資料和震測剖面等方式。
構造地形變化：指的就是地形突然發生變化的地方，正、逆斷層的活動常會讓地表產生起起伏伏，所以地「不平」就可能暗指「下有玄機」，而臺灣的風化侵蝕作用超旺盛，所以很不尋常的地伏，會有斷層的機會就變大了。但地質學家還是無法以肉眼看穿真相，有經驗的學者會利用空拍、衛星圖等方式來找尋「可能有活動斷層的地方」。這種研究方式除了可以幫助我們發現斷層位置，也能藉由地形方式初判斷層走到哪，好進行下一步的探溝調查，如果沒有看著地形的特徵胡亂挖溝，沒挖到可就是白費心血了！
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| 與構造活動有關的變化，來源：中央地調所 |
鑽井資料和震測剖面推論截切關係：鑽井可以讓我們用一根細細的岩心管，就可以看到地底下不同年代的地層，就像是抽血檢查身體的病症一般。利用人工地震波的方式，就像是電腦斷層掃描一樣，間接的知道地下構造，地質學家如果綜合了這兩種資料資料，推論地底下的斷層在哪裡，若搭配得宜，也可以間接推論出斷層最後的活動年代。
以上這些方式，常常會綜合在一起使用，因為斷層的樣子千奇百怪，不太容易探察，常常有意料之外的限制。就像是電視上的神探總不會用一模一樣的求證方式解析不同犯案手法的罪犯，而要知道斷層會不會再動、什麼時候再動，都得仰賴這些最基本的調查方式。至於要怎麼樣評估斷層再次錯動的特性，我們下回分曉。
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