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2024 0403 花蓮規模7.2地震及地質分析說明

4月3日花蓮發生規模7.2地震,為自1999年以來最大地震,影響臺灣全境。地震引發海嘯警報,共有9個潮位站測收到海嘯振幅,其中最大海嘯振幅82公分。地動分析顯示最大強震區主要分布於震央北側,共有861起餘震事件(統計至4月12日中午12點止),其中2起規模大於6,28起規模5至6。花蓮地區地質複雜,活動斷層主要呈現東北─西南走向,近期地震事件包括2018年規模6.2花蓮地震及2022年規模6.8池上地震。

一、地震基本資訊

花蓮近海於113年4月3日上午7點58分發生芮氏規模7.2地震,是臺灣自集集地震(1999年9月21日,芮氏規模7.3)以來發生的最大規模地震。本次地震的震央位於東經121.67度,北緯23.77度,震源深度15.5公里(圖1、圖2),全臺皆有感受到強烈搖晃。花蓮縣和平地區量測到最大震度達6強,花蓮市震度達6弱,震度5強至5弱的區域包含宜蘭縣、苗栗縣、臺北市、新北市、桃園市、新竹縣、臺中市、彰化縣、南投縣等縣市。中央氣象署於上午8時11分針對沿海地區發布海嘯警報,在上午11時10分解除海嘯警報,共有9個潮位站收到海嘯振幅,在宜蘭縣東石潮位站量測到最大的海嘯振幅達82公分(圖3、表1)。

圖1、本次地震報告 (資料來源:中央氣象署)


圖2、震源鄰近區域地質剖面圖 (地震資料來源:中央氣象署;剖面資料來源:災防科技中心)


圖3、地震震央與潮位站位置分布 (資料來源:中央氣象署)

表1、潮位站觀測資訊 (資料來源:中央氣象署)

 

二、地動分析與餘震統計

依據中央氣象署臺灣強地動觀測網(Taiwan Strong Motion Instrumentation Program network, TSMIP)的三軸地動歷時資料演算之最大地表加速度(Peak Ground Acceleration,PGA)及最大地表速度(Peak Ground Velocity,PGV)分布如圖4及圖5,結果顯示最大強震區主要分布於震央北側。另外,餘震序列統計至4月12日中午12點止,共有861起餘震事件,規模大於6的餘震事件有2起,皆發生在4月3日,規模5至6有28起,規模4至5有250起,規模小於4餘震數為581起(圖6)。在主震後的每日餘震規模與數量變化圖(圖7),於4月3日之餘震分析,可以觀察到當日地震規模大且數量多,共超過200起,而後隨著時間的推移,餘震於一周內便有規模減小、數量遞減的明顯趨勢。

圖4、本次地震主震最大地表加速度(PGA)分布圖 (資料來源:中央氣象署;災防科技中心繪製)

圖5、本次地震主震最大地表速度(PGV)分布圖 (資料來源:中央氣象署;災防科技中心繪製)

圖6、主震與餘震分布圖 (資料來源:中央氣象署;災防科技中心繪製)

圖7、每日地震數量統計圖 (資料來源:中央氣象署;災防科技中心繪製)

三、花蓮地區活動構造與臺灣地體構造

臺灣位於歐亞板塊與菲律賓海板塊的碰撞隱沒帶交界,其中花蓮地區地體構造複雜,夾雜於隱沒帶與碰撞帶的轉換處,菲律賓海板塊在花蓮地區的東北外海處隨著琉球海溝向北隱沒至歐亞板塊之下,在陸上則沿著馬尼拉海溝仰衝至歐亞板塊之上。根據中央氣象署地震測報中心統計,臺灣全島與鄰近海域每年發生約20,000至40,000起地震,其中約有700至2,000起屬於有感地震,約有一半的地震發生於花蓮地區,顯示此區域活躍的地質活動。陸上斷層的調查結果顯示,受菲律賓海板塊向西北方向擠壓碰撞影響,花蓮地區的斷層主要呈現東北─西南走向(圖8),屬於逆衝斷層機制,如米崙斷層、縱谷斷層系統(嶺頂斷層、瑞穗斷層、池上斷層)與奇美斷層皆為向東傾的逆衝斷層;而玉里斷層及中央山脈斷層(或稱中央山脈構造)則為向西傾的逆衝斷層。

花蓮地區過去曾發生過規模大於7.0的地震事件。歷史文件記載與前人研究顯示1951年10月至11月在花蓮外海與陸上曾發生一連串規模7.1至7.3的強烈地震事件,稱為1951年縱谷地震。該地震造成花蓮地區大量建物倒塌、地表錯移與坡地崩塌,並造成85人死亡、1200人輕重傷(圖9)。較為近期的地震災害則為2018年0206規模6.2的花蓮地震與2022年0918規模6.8的池上地震(圖8)。其中,0206花蓮地震震央位於花蓮市東北部外海,造成米崙斷層的錯動,使斷層沿線產生明顯的地表破裂、數棟建物倒塌(柯孝勳等,2019);而0918池上地震震央位於花東縱谷南部的臺東縣池上鄉,所造成之地表破裂廣布於花蓮及臺東地區,其中花蓮縣玉里鎮在玉里斷層沿線有明顯的地裂現象,並造成民宅、公有建物、醫院、校舍及各種維生管線的破壞(楊清淵等,2023)。

圖8、花蓮地區活動斷層與重大地震事件震央分布 (資料來源:中央氣象署、經濟部地質調查及礦業管理中心、Chen et al., 2008;災防科技中心繪製)

圖9、1951年縱谷地震震央與災損照片 (災防科技中心繪製)

四、本次地震與2022年池上地震錯動機制差異比較

本次0403花蓮地震震央位於花蓮近海,震源機制解(圖8)顯示本次地震屬於逆斷層之破裂機制,斷層面呈現東北─西南向,與花蓮地區普遍的活動斷層相似。然而根據中央氣象署目前公告的震源位置及深度,本次地震應不屬於經濟部地質調查及礦業管理中心公告之陸上活動斷層破裂而成,而是外海的未知活動構造破裂而成。雖然部分餘震分布鄰近於米崙斷層與嶺頂斷層,然而災後調查結果顯示兩條斷層於地表並無發現明顯的斷層錯動與地表破裂,米崙斷層與嶺頂斷層在本次0403花蓮地震事件中可能有些微錯動,但並無破裂至地表。2022年的池上地震震央位於花東縱谷南段,震源機制解(圖8)顯示該地震屬於東北─西南走向的逆斷層、同時帶有左移斷層分量的破裂事件,餘震序列與破裂反演的結果指出池上地震主震不屬於經濟部地質調查及礦業管理中心公告之活動斷層,而是由中央山脈斷層破裂而成(Lee et al., 2022; Tang et al., 2023),並連帶造成鄰近的池上斷層與玉里斷層產生錯動,進而使池上及玉里斷層在地表產生明顯的地表變形及破裂。

參考資料

  1. 柯孝勳、吳秉儒、黃明偉、柯明淳、林義凱、吳佳容(2019)0206花蓮地震災害事件與應變作業說明。國家災害防救科技中心研究報告,NCDR 107-A30,共24頁
  2. 楊清淵、柯孝勳、黃明偉、柯明淳、鄧敏政、塗冠婷(2023)0918池上地震災害事件應變作業與現地勘查報告。國家災害防救科技中心研究報告,NCDR 111-A19,共43頁
  3. Chen, K. H., Toda, S., and Rau, R. J. (2008) A leaping, triggered sequence along a segmented fault: The 1951 ML 7.3 Hualien‐Taitung earthquake sequence in eastern Taiwan. Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 113, B02304
  4. Lee, S. J., Liu, T. Y., and Lin, T. C. (2023) The role of the west-dipping collision boundary fault in the Taiwan 2022 Chihshang earthquake sequence. Scientific Reports, 13(1), 3552
  5. Tang, C. H., Lin, Y. N., Tung, H., Wang, Y., Lee, S. J., Hsu, Y. J., Shyu, J. B. H., and Chen, H. Y. (2023) Nearby fault interaction within the double-vergence suture in eastern Taiwan during the 2022 Chihshang earthquake sequence. Communications Earth & Environment, 4(1), 333