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山崩與同震變形
2024年4月3日早上7時58分,花蓮縣豐濱鄉磯崎村發生規模ML 7.2的強烈地震,這是自1999年9月21日集集地震以來,發生在臺灣陸地上最大的地震,全島都感受到地震的搖晃。這次地震的最大震度發生在花蓮縣最北端的秀林鄉和平村,達到6強等級;而人口密集的花蓮市與著名觀光景點的太魯閣峽谷也有6弱的震度。這個地震總共造成18人罹難、2人失聯、1,155人受傷,許多房屋與道路等基礎設施遭受不同程度損毀,花蓮對外聯絡的中橫公路與蘇花公路也因地震引發的土石坍方而封閉。
這次強震影響全臺,多數地區的震度都在4級以上,遠離震央約140公里外的臺北盆地,也因為特有的地質環境造成房屋嚴重毀損以及高架橋體錯位。甚至在地震發生兩個月後的6月10日,無風無雨的天氣下,基隆市潮境公園入口處的台2線公路旁的山壁,發生無預警崩塌。我們無法將崩塌事件直接歸咎於大地震的發生,但是頻繁的地震搖晃確實加強了破碎岩石的不穩定性。話說 "Present is the key to the past"(現在是通往過去之鑰),現在經常發生的事,在過去應該也是常態吧!
臺灣島位居最大大陸與最大海洋太平洋交界處,也是板塊的交界處,颱風與地震是島嶼的日常。太平洋四周與大陸接壤之處,海洋板塊與大陸板塊互相擠壓碰撞形成所謂的環太平洋火山地震帶。全世界有超過60%以上的地震發生這個地震帶上。臺灣不僅位在這地震帶上,還是歐亞板塊與菲律賓海板塊從碰撞轉變為隱沒作用的轉換位置。
根據經濟部地質調查及礦業管理中心公布的資料顯示,臺灣陸地上共有36條活動斷層分布,海域活動斷層更是不計其數,因此每年大概會發生2萬次以上的地震,其中大約有1000次是規模4以上的有感地震。從震央分布位置來看,大約75%的地震震央分布在宜蘭到蘭嶼的陸地與海域,15%地震的震央位於臺灣西部平原與麓山帶,10%屬於中央山脈地震。
自古至今,臺灣島民應是時時得面對這些源於自然的考驗,日治時期的民族學調查資料中,已經看見臺灣原住民族的地震神話記錄。各族群的神話情節雖然多樣,但普遍看到「大地支撐者」的說法。當支撐者的身體搖動或是累了換肩時就會引發大地震動,至於所謂的「支撐者」包含日常生活可見的熊、鹿、鰻(蟹)、蛇等動物或是傳說中的巨人或神祇,甚至在荷治時期才引進的牛也被納入神話傳說中。顯然地震是島民的生活經驗,這些生活經驗都出現在口傳的歷史記憶中,那麼在臺灣各地的考古遺址中,是否也可以看到地震留下的地層記錄?
當地震產生強烈震盪作用時,可能引發淺層沈積層產生變形。由於沉積層中的沉積物產生形變時並未膠結在一起,如果沉積物是顆粒大小比較一致的砂粒或粉砂,或者是泥質含量高的粉砂層,地震的晃動將造成空隙水壓的增加,導致沉積物喪失凝聚力而有液化現象的發生,因而形成所謂的噴砂、砂柱等脫水構造。雖然在臺灣考古遺址的地層剖面並未看到這等現象,但是臺東小野柳風景區的富岡砂岩中,倒是出現許多和地震相關的沉積構造,地質學家甚至以地震岩(seismite)稱之。
在遺址中記錄地震引發的自然災害,最著名的要屬發現世界上最古老麵條而著稱的喇家遺址(位於中國青海省)從遺址範圍內發現上百處砂柱、噴砂和地層錯動等跡象,相信這裡應發生過規模7以上的地震,由遺址人骨遺骸的姿勢及相關文化層沉積現象,考古學者推論這個聚落在很短的時間内先後毁滅於地震和洪水。該聚落先因強烈地震造成傷亡,隨後強烈地震在黃河上游積石峽誘發的堰塞湖也潰決了,洪水夾帶厚層泥質沉積物淹沒整個遺址。由於遺址位於黃土高原範圍內,沉積物主要為粉砂,因此保留了地震晃動留下的土壤液化與堰塞湖沉積現象。
臺灣因處於造山帶環境,沉積物大多是淘選度很差的礫石等粗粒沉積物,不易產生液化作用,即使頻繁的地震也不容易在遺址地層剖面發現噴砂等現象。然而造山作用導致山脈快速隆起,解壓作用往往造成地表岩層的節理發育,岩石本身也因密集的節理面而呈現破碎現象。
節理面可視為岩石潛在破裂面,平日因摩擦阻力或後期形成的碳酸鈣一類膠結物而穩定,但終究經不起強烈地震搖晃,地震過後塊狀岩體就沿著岩石的裂隙與節理發生大規模的坍塌與落石。0403花蓮地震發生當時,砂卡噹溪與中橫公路的大規模山崩是如此,6月基隆市潮境公園的山崩亦是如此,現在經常發生的北迴鐵路山崩土石流也是如此。
臺灣土地因造山作用而出現,也因造山作用而破碎,地震是這塊土地上必然發生的自然災害,休養生息才是我們可以與這塊土地和平共處之道。
(本文作者為史前館南科館管理中心副研究員)