楊啟見（臺灣大學地理環境資源所博士生）
4月21日一早，花蓮東部外海發生規模6.3的淺層地震，一天之內五次規模大於5的地震與豪雨接連出現，不禁讓人開始嘗試歸因這奇特現象，但是臺灣民眾自幼教育與親身經驗，地震與豪雨是再熟悉不過的天然現象了，又為何會引起這麼大的騷動呢？
1916年的南投地震（圖片來源／維基共享）
不過這也許是一件好事，人類本就對於未知的事物感到畏懼或好奇。根據知名偶像（2015）的觀察得知：「連日未雨，暴雨將原本乾燥的土壤浸潤，造成地質鬆軟進而導致地震不斷。」這是一段個人觀察，雖不見得是真理，但也不一定是謬論。
我不是地質系，但我也想懂！
要談論到地震之前，想先從臺灣的自然環境談起，似乎可以讓大多數「非地質系」出身的民眾，有更親民一點的出發點。臺灣島位於菲律賓海板塊與歐亞大陸板塊的聚合邊界，此區域為世界三大造山帶之一，除了地震、火山之外，同樣為臺灣帶來每年約5至8毫米的提升速率，此外臺灣所處地理位置特殊，位於世界上最大洋與最大陸的交界，深受海陸差異性質影響，加上臺灣位在西太平洋颱風的主要侵襲路徑上，平均每年受到約3至5個颱風影響，在氣候、地質、地形等多重條件的催化下，臺灣形成了豐富且動態的自然景觀。
圖片來源／阿簡，Flickr
更深入一點來說，受到菲律賓海板塊每年約8公分、由東南往西北方向碰撞速率的影響，地震頻繁且地質相當破碎，加上臺灣高強度降雨所致，是造成地表沖蝕劇烈的主要原因。我雖非地質系，且非地震相關研究者，單純就地學粗淺的認知，對地震做了一些資料蒐集工作與大家分享。
地震這種用肉眼看不見的未知現象，自古以來，被人類用已知、熟悉的東西描述，像是常聽見的地牛翻身，民間相信地下有地牛，當大地牛身體發癢時，翻動身體就會發生大地震。我相信21世紀的今天，隨著地震科學的相關研究與分析儀器的成熟與發達，地牛翻身這樣的說法，應該已經不被接受了，但是地震的主要原因究竟是什麼呢？
地牛翻身的原因
臺灣主管地震預報的中央氣象局所定義的地震，地震可分為自然地震與人工地震。自然地震，依其發生之原因又可分為：
（1） 構造性地震：全世界多數地震都屬於此類型，因為岩層受到應力擠壓，產生形變，當岩層無法承受應力時，岩層發生斷裂放出地震波，造成地震。
（2） 火山地震：在地底的壓力過大所造成的火山爆發，岩漿上湧所造成的地面震動。
（3） 衝擊性地震：如隕石撞擊。
總結來說，因為地球內有一種推動岩層的「應力」（stress），當應力大於岩層所能承受的強度時，岩層會發生錯動（dislocation），而這種錯動會突然釋放巨大的能量，並產生震波（seismic waves），當它到達地表時，造成地殼震盪，稱之為「地震」。
更精簡地說，當岩層發生錯動，而這種錯動會突然釋放巨大的能量，而這股能量造成的地殼震動，似乎就可以稱之為地震了。例如，地震學家在1940年左右發現，當水庫建築完成後，區域的地震活動有增加的現象，原因是水庫增加其周圍地層的負荷。但是，通常這只是一種暫時性的自然現象。此外，近年來頁岩氣量暴增，原因就在於水力壓裂法（Hydraulic fracturing）的研發成功，但這種開採方法須在開挖時大量注水，這可能促使深層岩石滑動，引發地震（編按：此方法因有環境疑慮，在美國引起反彈，民主黨眾議員提出法案限制）。
究竟降雨與地震有沒有因果關係呢？
關於地震成因的描述，似乎都侷限在內營力、地外營力或是人為因素，那麼「外營力」呢？
「氣候指的是，在幾十年之長的大氣－海洋－陸地系統之狀態的統計匯集（Climate: A statistical ensemble of states of the atmosphere-ocean-land system during a time period several decades long。）」- A. S. Monin（大氣物理學者）
「中研院地球科學研究所兼任副研究員劉啟清研究團隊，在臺灣東部首度監測到慢地震訊息，並發現慢地震往往伴隨颱風來襲而發生，這種長期而緩慢的地殼破裂，有助於釋放大地震的能量。」（《自由時報》，2009年6月11日）
研究指出，颱風造成大氣壓力降低，減輕斷層上盤陸地壓力，結果斷層的一邊微微升起，釋放出斷層內累積的壓力。我相信很多人對於「慢地震」不是很熟悉，包含我在內，簡單來說（應該是吧），颱風就好像是一臺吸塵器一樣，經過陸地時將地殼吸起，把那些積壓在地殼間的應力給慢慢地宣洩出來，沒有了應力累積，因此降低了日後大地震的發生機率。
莫拉克颱風造成大量土石沖刷（圖片來源／維基共享）
說到底就是卸載
除了颱風扮演為地殼舒壓的角色之外，「去角質」是不是也能勝任這位置呢？前文提到，臺灣每年擁有5至8毫米的提升速率，玉山應該不斷長高才對啊！根據臺灣大學地質科學系（登楞！真地質系出現）徐澔德教授與國外研究團隊，於2014年在期刊《自然通訊》（Nature Communications）所發表的研究顯示1：
「根據臺灣地區活動斷層調查所得的資料，搭配文獻中記錄的臺灣地區侵蝕速率，運用力學模型模擬的方法，證實了地表的侵蝕作用可以對於活動斷層造成顯著的應力變化，進而影響地震活動的發生。舉例來說，臺灣西南部具有每年高達一公分以上的侵蝕速率，其所造成的斷層應力變化，大約可以使得斷層發生下一次大地震的時間提早十分之一。」
簡單來說，當覆蓋在斷層面上盤的岩層受到外營力侵蝕後，導致重量減輕（卸載）時，斷層活動的阻礙將會降低，便更容易誘發地震活動。過去的研究顯示，臺灣上游集水區中平均的沖蝕率達每年6.4公分2，其中侵蝕最為嚴重的區域當屬臺灣西南部泥岩區，平均沖蝕率可達每年9至11公分3，流經泥岩區的曾文溪與二仁溪皆為臺灣年輸沙量的主要供應來源，其中二仁溪則是全臺灣單位面積含沙量最大的河川，根據經濟部水利署2012年的水文年報顯示4，二仁溪南雄橋測站在天坪颱風期間，單日測得輸砂量就高達14401公噸。此外，臺灣西南部泥岩區域位於造山帶前緣褶皺逆衝帶，是臺灣板塊活動旺盛的區域，加上地表侵蝕如此旺盛，對於地震的發生機制產生的影響，值得投入更多的關注。
這麼說來，降雨引起地震這句話，雖然看似滑稽，但並非全然錯誤，只是中間需要更多的過程，更多的證據，更多的個人觀察。
那麼除了臺灣之外，世界上有沒有其他區域同樣位於造山帶，又擁有極高的侵蝕作用呢？在全球尺度下，喜馬拉雅山、黃土高原都是世界主要的地表侵蝕區域，主要原因是外營力作用旺盛，例如冰河凍融作用與降雨侵蝕，除此之外，東亞、太平洋小島等地區，涵蓋面積小但卻是世界主要泥沙輸出區，地球科學家Lyons在2002年提出「高聳島嶼」（high standing island）的概念，其意義代表高泥沙輸出區，範圍包含西南太平洋的海島國家，例如：印尼、馬來西亞、巴布亞紐幾內亞、紐澳，上述國家皆具有地勢陡峭與高強度降水等環境特徵，然而高輸砂量隱含著高侵蝕量，而這些地區又大多位於環太平洋造山帶上，未來是否有更多的證據說明下雨與地震之關聯，就待更多科學家的努力挖掘了。
參考資料》
1. Steer, P., Simoes, M., Cattin, R., & Shyu, J. B. H. （2014）. Erosion influences the seismicity of active thrust faults. Nat Commun, 5. doi: 10.1038/ncomms6564
2. 簡碧梧 1989。 從自然環境談臺灣的水土保持。水土保持教材。行政院農業委員會特刊。24: 95-116。
3.Higuchi, K., Chigira, M., & Lee, D.-H. （2013）. High rates of erosion and rapid weathering in a Plio-Pleistocene mudstone badland, Taiwan. Catena, 106（0）, 68-82. doi: http://dx.doi.org/10.1016/j.catena.2012.11.005
4. 水文年報101年度，經濟部水利署編印。p.402。
5. Lyons, W. B., Nezat, C. A., Carey, A. E., & Hicks, D. M. （2002）. Organic carbon fluxes to the ocean from high-standing islands. Geology, 30, p. 443-446.
6. 中央氣象局地震百問http://www.cwb.gov.tw/V7/knowledge/encyclopedia/eq000.htm
7. Liu, C., Linde, A. T., & Sacks, I. S. （2009）. Slow earthquakes triggered by typhoons. Nature, 459（7248）, 833-836. doi: http://www.nature.com/nature/journal/v459/n7248/suppinfo/nature08042_S1.html
本文經授權轉載自地理眼GeogDaily:「地震！」：我不是地質系，但可能可以談一談
如果你也喜歡這篇文章，不妨給個讚
相關新聞
編輯精選
自由評論網粉絲團
