地震的规模及强度

94年4月21日中國時報為何發生地震地震生成的條件錯綜複雜，至今仍未完全瞭解。一般而言，有兩個最重要的因素，一是產生地震的物質來源，如火山、斷層、相變等，二是造成應力、應變的動力來源，如板塊間的撞擊、火山的噴發等。缺少任何一項時，地震都無法發生。

最常發生地震的原因板塊運動學說是廿世紀自然科學發展上一項重大的成就。簡單而言，此學說主張板塊不但會運動，而且其運動模式遵守一定的法則：板塊的新物質在中洋脊(mid-oceanridge)生成，然後向外擴張直到與另一板塊而遇後，較重的一方就向下衝而返回地函。因此整個運動過程即相當於一個巨大的循環運輸系統，而板塊向下衝回地函的地區即稱之為隱沒帶。圖二為一簡單的模型示意圖。由於板塊是堅硬的岩石圈的一部分，因此在其邊緣兩個板塊相互碰撞的地區(例如隱沒帶)即產生相當大的應力，當此應力超過了岩石所能承受的強度時，岩石即產生破裂，這就是地震。這也就說明了為何地震活動的分佈(如圖三)與板塊邊界為何有如此密切的關係。

最常發生地震的原因地震可能發生原因有三類︰1˙斷層發生、2˙火山爆發、3˙隕石撞擊，本次地震屬於第一類，也就是伴隨著斷層移動而發生。地震依震源深度可分為三類，地震震源深度在0-70公里稱為淺層地震，在71-300公里之間的稱之為中層地震，在301-700公里的地震稱之為深層地震。地震是一種能量釋出，然後以波的形式向四方擴散，整個傳播途中它的能量會因為摩擦、吸收等因而衰減，因此當地震是屬於淺震時，它的能量釋放會比較快，影響區域較小，但卻因震度強，所以造成的災害卻比較重大。依據地震學家古騰堡的公式估計，地震規模每增大一個單位，所釋放的能量約增大30倍。台灣為何如此多的地震台灣位於歐亞板塊和菲律賓海板塊之反衝地帶，地震活動十分頻繁，平均每年大小地震超過四千個，其中有感地震可達二百餘個。台灣地區常受到地震侵襲，在本區從事地震觀測和地震研究是十分重要的事。日本人於公元一八九七年十二月，在台北中央氣象局之現址建立了第一個地震觀測站。在這以前，除了少數文獻涉及地面斷裂外，絕大部份的資料都是震災報告。雖然適當而且深入地分析這種資料，可提供震源的訊息，但總歸是粗略和可靠性低。由這種資料所推得的地震通常稱為「文獻記載地震」和「歷史地震」。

台灣為何如此多的地震目前台灣地區有兩個地震觀測網，從事每月的測震作業。其中一個就是屬於中央氣象局的測震網。該網在一九八○年以前共有十七個測震站(見附圖一)，其儀器大多數是使用數十年之機械型地震儀，種類很多，保養不易。而且有不少儀器年已停止生產，零件維護十分困難。為了改進以上的缺點，自一九八○年起，除了鞍部站(其為國際站)、玉山站及蘭嶼站(這兩站缺電源)外，其餘各站之地震儀陸續更新，到一九八二年全部完成。目前該局已積極地努力增建測站，以改進地震觀測。另外的一個測震網就是屬中央研究院地球科學研究所的台灣匯記式地震觀測網。迄今測震站的總時已達廿個(見附圖二)。發生在台灣本島及周圍(主要在北緯廿一度到廿六度，東經一一九度到一二三度間)，規模大於一的地震，均能由全部或部份測震站偵測站偵測到。地震波由野外測震站的感應器接收後，經過放大及調變，然後傳輸到台北的紀錄中心。地震的常聽到基本名詞地震波：地震發生時，在地球內部及地表傳播的波動；主要有P波(為縱波)、S波(為橫波)及表面波。震源：地震發生之小區域。震央：震源在地球表面之垂足。震度階段：表示人體所感覺到之地震動強弱的尺度，和加速度有關，其分級見附表一。地震規模：量度地震本身大小的尺度，由地震波的最大振幅或總振動長決定，與地震所釋出之能量有關。主震：一地震系列中，規模最大者稱為主震。前震：地震系列中，主震前發生之地震。餘震：地震系列中，主震後發生之地震。群震：地震系列中，各地震之規模大致相同，沒有一特別大的主震。

地震的規模及強度地震規模與地震震度在新式的地震儀尚未發明以前，人們將地震分為數級，稱之為地震強度(EarthquakeIntensity)，簡稱為震度，又稱為震階，這樣的分類是按照房屋建築物所受到的損害大小和人對地震的感覺來決定。目前世界通用之地震強度有12級與7級之分，台灣使用之七級地震強度指一到六級加上零級(無感地震)，為地震儀所測得之震波加速度計算的結果。地震強度只能表示災害所造成的影響與情形，但並不代表真正的量與大小，此外這個數字也會因離震央距離之遠近而有改變。為了解決地震震度無法表示地震能量的缺憾，美國地震學家芮希特(CharlesFrancisRichter)根據地震儀的紀錄，創立了一個新的地震分析標準，叫做地震規模(EatrhquakeMagnitude)。他根據地震時所產生的震波運動量，也就是振幅大小計算而得，因而會有小數點的情形發生。每一個數字代表地震震源所述出的能量多寡，這也就是報紙上與台灣省氣象局所用之芮氏地震規模。地震的規模及強度地震規模公式

M=log10(A/T)M︰地震規模

A︰最大振幅

T︰週期規模與能量關係

log10E=5.24+1.44ME︰釋放能量(焦耳)芮氏地震規模每一單位的增加是前一單位的十倍，也就是說規模2的地震是規模1的30倍，規模3的地震則是規模1的900倍。目前地球所能產生的地震規模最大為9，最小為-2或-3，已經產生過的最大為8.7。地震的規模及強度類別異稱級數計算方式注意地震震度地震強度、地震階世界常用為12級或7級依建築物受損、災害情形與人體感覺區分地震震度會因為距離地震中心遠近而有不同地震規模芮氏規模、芮氏地震無限，目前發生最大者為8.5-8.7以地震儀最大振幅與百公里內一般振幅之比值修正後取對數值而得不會因位位置不同而不同地震的強度差別震度名稱震動程度震波加速度(cm/sec2)0無感地震儀可紀錄，但人體無法感覺0.8以下1微震靜止時可能感覺，或平衡感好的人能夠感覺0.8-2.52輕震門窗搖動，一般人可以察覺2.5-8.03弱震房屋搖動，門窗發出格格聲響，懸掛物搖擺、盛水動盪，靜止汽車明顯搖晃8.0-254中震房屋搖晃劇烈，不穩固物傾倒，較重家具開始移動，輕微災害發生25.8-80.05強震牆壁龜裂、牌坊煙囪傾倒、駕駛汽車者可以感到地震，家具翻倒，施工不良或偷工減料之建築物有相當損傷80.0-250.06烈震房屋倒塌，山崩地裂，地層下陷、井水發生變化，地面慘生明顯裂隙，鐵軌彎曲，地下導管破裂250以上地震的規模差別2.5一般人能夠感覺到搖晃4.5開始造成局部傷害5所釋放的能量相當於1945年美國墨西哥原子彈試爆能量總和7猛烈的地震，可搗毀大部分建築物7.3相當於三十顆廣島原子彈威力8相當於一千顆廣島原子彈威力8.5-8.7目前發生規模最大的地震，1960智利大地震、1897印度阿薩母地震、1964阿拉斯加大地震

台灣最嚴重的地震

88年9月21日凌晨1時47分，發生近百年來規模最大的強烈地震，震央(斷層開始斷裂處稱之為震央)位於日月潭西方12.5公里，也就是南投縣集集鎮附近(北緯23.78度、東經121.09度)，芮氏地震規模高達ML=7.3，釋出的總能量是去年嘉義瑞里大地震的40倍，相當於三十顆廣島原子彈威力，全台灣皆能感受到強烈震度，並造成多起房屋倒塌與意外事故，並引發嘉義以北大停電，各地接二連三傳出重要災情。本次集集大地震，除了主震外，隔日上午也發生五百多起大大小小的餘震，其中最大一次發生在台中上午2點16分，規模6.8，同日清晨4時40分，花蓮附近也發生規模5.6的地震，但該地震的發生與本次南投大地震無關。專家預測這一、兩星期內會有規模六以上的餘震，在未來一個月內都也可能發生餘震，民眾要多提高警覺。台灣最嚴重的地震

大茅埔-雙冬斷層」在1917年1月7日發生規模5.6級大地震後，已有82之久的時間沒有再發生過如此劇烈的地震。集集大地震的發生再次釋放了大量的能量，這個地震屬於淺層地震，震源深度少於十公里(媒體報導之震源發生於地表下一公里，但專家表示過淺的震源不會造成如此大的能量釋放)。南投與台中附近由於位於震央周圍，災情尤其慘重﹔台北地區由於位屬盆地，能量易於聚集，故雖非震央附近，但災情亦十分慘重。由震災的觀點而言，東部和西部的地震略有不同。東部的地震通常在外海且較深，再加以東部人口較少，雖然地震頻繁，震災仍然不大。反之，西部的地震主要在陸地上且較淺，人口稠密，再加上原的沖積層，雖然地震較少，但震災卻較嚴重。台灣東部菲律賓海板塊推擠中部大茅埔-雙冬斷層遭，這個斷層再推擠帶動西側平行的車籠埔斷層劇烈上升(霧峰以北平均向上抬升約四公尺、以南約二公尺，最大抬升可達五公尺﹔水平位移6-9公尺)，由於餘震與主震位置差異甚遠，這樣的情形可能使餘震時期延長為六個月之久(以一兩周內最為嚴重)，民眾宜多加嚴防。台灣最嚴重的地震

921大地震的特點規模7.3，屬大地震。屬內陸直下型地震。是由地殼內部向上方滑動的「逆斷層」破壞型。釋放能量大，破壞力依日本專家指出約十倍於阪神大地震。震央深度原宣佈1公里，後來更正為8公里，屬極淺層地震。由於車籠埔斷層長80餘公里，地表是以每秒三公里左右的速度從震央由南向北破裂，就像連珠炮般一路點放，到台中後速度減慢為每秒二點五公里，所以主震時間長達二、三十秒。主震時出現最大地震重力加速度為0.983g，遠超過日本阪神大地震的0.83g台灣最嚴重的地震

地震建築物震害的原因包括：1.結構系統不良–除挑高挑空造成軟弱層外，並有短柱效應；2.結構細節設計及施工不良一箍筋間距太大，無耐震彎鉤，主筋搭接位置不當，搭接出現於同一斷面；3.樑柱內埋設管路，導致承載力降低；4.山坡地違法濫建，任意加蓋違建與任意改裝，影響建築物的耐震行為；5.學校新舊建築夾雜接續，耐震考量不足。（註16）而台北市結構技師公會理事長蔡榮根先生勘災後指出一樓挑高、挑空的大樓例如新莊「博士的家」、雲林斗六等地的建築物，在地震來時會比沒挑高的建築物承受更大的地震力。又松山的東星大樓，雖然一樓沒有挑高，但是拿來當金融機構營業廳使用，為使樓面寬廣，拆掉許多隔間牆，而三樓以上又因當賓館使用，隔間牆做得特別多，因此形成「頭重腳輕」的「軟腳蝦」式建築。（註17）當然在地震來臨時不堪一擊。建築技術規則的防震

地震看來，主震時最大地震重力加速度為0.983g，遠超過我國中央氣象局震度階級第六級加速度0.25g，因此有必要參考國外標準，對0.25g以上部分再細分，以避免同一級重力加速度相差數倍的情形發生。其次對於現行建築技術規則所劃分的強、中、弱震地區，有必要加以檢討調整以符合實際要求。至於建築技術規則在六十三年、七十一年、七十八年版，均有修訂但都沒有規範垂直地震力，直到八十六年因日本阪神地震的教訓而大幅修訂，最新版才加上垂直地震力條文，雖然要求尚不及日本，但已與美國同步。問題是在此次地震我們發現，建築物的韌性設計，可藉由建物有變形（韌性）吸收地震能量，建物破壞順序應為牆、樑、柱。可是在倒塌的大樓中卻存在著柱斷、樑未破壞或受損的奇特現象，表示現行規範有檢討之必要。很高興，中央氣象局於89年8月8日宣布將原有的震度六級地動加速度範圍改為250～400gal，並新增震度七級，其地動力速度為400gal以上。如此一來與日本分級制相同，更能細分受災地區不同的受災程度，將資源做適當的分配投入救災工作及加強防震工程。台灣最嚴重的地震

地震發生時如何預防受傷

何種構造建築物最防震

建物優劣

偷工減料建築最大傷害

台灣發生地震頻率高，民眾應在平時就做好防震的準備，並注意選擇結構完整安全的建物，切忌隨意改建建物原有的格局，並隨時補強房子的小瑕疵、裂縫等，才可在地震來時將生命財產的損失降到最低。一般來說，建築物的耐震度與該建物的設計人、施工、使用人有關，任何一方的疏失都使得建物的耐震度受損。 至於各建材耐震性以純鋼骨建物較具抗震性，其它依次是鋼骨混凝土、鋼筋混凝土、磚造屋，但是如果結構設計、施工品質沒有問題，基本上各種建材的抗震性差異並不大，但如果房子是蓋在地層活動帶、土質鬆軟帶、或地基處理不好、採挑高設計，是造成建物抗震性差的主因。另外未按規定改建，破壞棟樑結構也會造成抗震性減弱。而建物外觀呈L型、T型、U型、十型、雙塔、不規則或樓層有退縮造型者，在地震來臨時，因轉輒處多，較容易發生斷裂、倒塌。（參見附表二）不過根據以往地震災害的例子，房子以偷工減料及施工不良而發生倒塌的危險性大於建物本身建材的不同。何種構造建築物最防震

鋼骨及鋼骨鋼筋建物

優點1、鋼材韌性佳、抗震性強2、施工工期短

3、跨距、空間大、外觀多樣化

4、鋼材可回收

5、耗能少

6、減少砂石使用量

7、作業過程污染少

8、結構面小，可增加空間1、缺點

1、

材料成本高

2、

焊接技術不穩定

3、

強風及強震時搖晃程度最大

4、

外牆玻璃易破裂何種構造建築物最防震

鋼筋混凝土、防震性良好優點1、施工時間短

2、防震性良好

3、價格低

缺點

1、耗能量大

2、建材大都無法回

收

3、大量使用砂石，

破壞環境生態

4、作業過程污染大地震發生時如何預防受傷

地震來臨時如何躲藏

道格卡普是美國國際搜救隊長，自一九八五年至今，他及他的隊員己參與全世界七十九次重大災難的救災工作，他曾經爬進近七百棟因為地震、爆炸而嚴重倒塌的建築物內搜查受困的生還者以及罹難者的遺體。除了參與兩年前日本神戶大地震及美國奧克拉荷馬市聯邦大樓爆炸案救授工作，十二年來國際新聞中的重大災難救災，他都沒缺席。

本月十九日他離華前，除了中華民國搜救總隊邀他演講，美國在台協會、加拿大駐華經貿辦事處也邀請他，為美、加外交官員傳授在建築物倒塌時如何求生。國人從小到大，在防震演習中，老師總是叫學生躲在課桌下，道格得知這點後，很焦急地一再呼籲：不要躲在桌子、床舖下，而是要以比桌、床高度為低的姿勢，躲在桌子床舖的旁

邊。

地震來臨時如何躲藏

地震來臨時如何躲藏

地震來臨時如何躲藏

為何發生海嘯因海底地震,海底火山爆發或海底山崩而引發的巨型海浪，常造成海岸地區巨大災害。在大洋中，海嘯的波長可長達數百公里，但波高不及1公尺,因此在傳送過程不易被發現。當海嘯接近近岸水深較淺地區，受海底地形及海岸線幾何形狀的影響，波長減短而波高增加。海嘯登陸時可將海水面暫時提高30公尺甚至更高。此一海水面可達的最大高度稱為海嘯溯上(Tsunamirun-up)，主要受海岸地形及海嘯的波浪特性控制,短距離內變化大。海嘯溯上的準確預測可有效減少海嘯帶來的災害為何發生海嘯海底地震、海底火山爆發、及海底山崩都可能造成海嘯。而大部分的海嘯是由海底地震所引致。地震是由於斷層破裂所引起，部分造成海嘯之海底地震，其斷層破裂面延伸至海底，或破裂面雖未延伸至海底，但因震源接近海底，仍造成海底瞬間之垂直錯動。此一海底瞬間之垂直位移，立即造成震源地區海面之陡昇會陡降，此一位能在重力的作用下，轉換成動能以波動的方式向四處傳播，就形成海嘯。海嘯從發生地區由內而外傳播，一般在深而遼闊的海洋，傳播速度約一小時500至1000公里，浪高不超過一公尺。海嘯的波長可達一百里，週期約為10至20分鐘，在大海中波高只有一公尺，但靠近海岸，波高可達十公尺，因此相對的波峰接近海岸時，海水面會下降，形成海水退後的現象。海嘯屬可傳播很遠的長波，其傳播速率隨著深度而變，例如：太平洋平均深度約4,000公尺，其傳播速度約2000m/sec，而能以約一天的時間，由太平洋之一岸傳播至另一岸。海嘯的規模海嘯的大小多以規模表示。最常用的方法是今村所創，而飯田增設（-1）之海嘯規模分級表。今村與飯田海嘯規模之分級表規模說明4波高超過30公尺，被害區域達到沿岸500公里以上者。3波高超過10~20公尺，被害區域達到沿岸400公里以上者。2波高4~6公尺程度，可使部分房屋流失，人畜溺死者。1波高2公尺左右，損壞海濱的房屋，帶走船舶的程度。0波高1公尺左右，可能造成小災害者。-1波高50公分以下，通常無災害者。海嘯的規模海潮暴漲有可能是海嘯所引起，也可能是颱風所引起。禁地海嘯所引起的海潮暴漲通常伴隨著地震，遠洋地震所引起的海嘯則不會感受到地震動。兒颱風所引起的海嘯則伴隨強風。史籍上若提到地大震，之後海潮暴漲，則海嘯的可能性極大。然而多數記載只提到海潮暴漲，並無其他說明，是否是地震海嘯就有待進一步探討。因此將史籍上所述之海嘯或疑海嘯，以海嘯信度表示其發生之可能性。海嘯信度表海嘯信度說明4海嘯（信度近於1.0）3可能是海嘯（信度近於0.75）2可疑海嘯（信度近於0.5）1非常可疑海嘯（信度近於0.25）0不是海嘯台灣會不會發生海嘯依現有歷史紀錄來看，台灣發生最大海嘯是1867年12月18日在基隆外海地震所引起之海嘯，其地震規模約為7.0，當時並無波浪紀錄，但依據Davidson(1903)之災害描述，湧高約為3.4公尺至7.5公尺。此地震發生時，基隆市街及附近地區發生大海嘯，海水夾帶著巨大的波浪，以驚人的速度衝上市街，淹沒街道，破壞房屋，有一座山分裂為兩半，山側噴出硫磺質溫泉，人命損失沒有詳細統計，推估死者可能達到數百人。此外，在1951年10月20日，1960年5月24日，1963年10月13日及1964年3月28日，花蓮驗潮站皆有海嘯之記錄，然而其規模均甚小(0.3公尺以下)。1960年5月24日的海嘯為智利大地震所引起。同一海嘯在日本東北部太平洋沿岸造成湧高達6公尺的海嘯，造成一千多人死傷或失蹤，以及港灣設施及船舶等受損毀。最近最嚴重的海嘯二○○四年十二月二十六日清晨，印尼發生9.0級大地震，震央位於蘇門答臘島西北部的亞齊省西南外海160公里處。地震引發南亞大海嘯，巨浪沖向印尼、泰國、斯里蘭卡、印度這些印度洋周邊國家，甚至沖向遠在五千公里外的非洲東岸，一天之內造成數十萬人傷亡，數百萬人無家可歸。

海嘯發生的頻率並不低，以臺灣為例，二十世紀就有四次海嘯紀錄，但因規模不大，浪高都不及一公尺，因此未造成重大災害。規模像這次南亞大海嘯的，倒是很少發生，全球平均幾十年才有一次。

最近最嚴重的海嘯二○○四年十二月二十六日清晨，印尼發生9.0級大地震，震央位於蘇門答臘島西北部的亞齊省西南外海160公里處。地震引發南亞大海嘯，巨浪沖向印尼、泰國、斯里蘭卡、印度這些印度洋周邊國家，甚至沖向遠在五千公里外的非洲東岸，一天之內造成數十萬人傷亡，數百萬人無家可歸。

海嘯發生的頻率並不低，以臺灣為例，二十世紀就有四次海嘯紀錄，但因規模不大，浪高都不及一公尺，因此未造成重大災害。規模像這次南亞大海嘯的，倒是很少發生，全球平均幾十年才有一次。

最近最嚴重的海嘯海嘯發生時，沖向陸地的巨浪，速度可達每秒數十公尺。以速度V=10m/s計算，質量M=1kg海水持有的動能K是K=1/2×MV2=1/2×1kg×（10m/s）2=50joule而且，海水由海面沖向陸地，至少經過幾十秒的時間，也就是這些海水「持有」這些動能至少達幾十秒。

因此，海嘯的發生，一定是有造成局部海水突然獲得大量動能的機制，海水瞬間開始快速流動，形成巨浪，這種海浪以速度V=（gh）1/2（其中g是重力加速度9.8m/s2，h是水深）向四面八方傳播。以水深三千公尺的海面為例，V=（9.8×3000）1/2m/s＝170m/s約等於傳播速度每小時六百公里。

若海水原本的平衡狀態瞬間被破壞，破壞的能量就會轉移到海水，使海水突然獲得大量動能而引發海嘯。這有以下三種可能的原因：（1）巨大外物（例如彗星）撞擊海洋；（2）海底山崩塌；（3）海底淺層地震。

最近最嚴重的海嘯如果不幸有一顆彗星撞擊地球，且撞到海洋，則被撞的局部海水會因此被排開，並吸收彗星的動能，而形成巨浪，引發大海嘯。一九九四年曾有彗星撞木星的事件，至於彗星撞地球，雖然有史以來未曾發生，但在史前曾經發生過，未來還是有可能的。美國亞利桑那州就有一個三萬三千年前產生的直徑1.2公里的彗星撞擊坑。

海底山崩塌是可能引發海嘯的第二個原因。如果海底山發生崩塌，崩塌的部分會掉落海底地表，降低位能，轉換為海水的動能，使海水流動，產生巨浪而引發海嘯。海底山崩塌曾經造成一九九八年的巴布亞紐幾內亞海嘯。最近有人預測西非摩洛哥外海加納利群島中的巴爾默島，可能因火山爆發造成崩塌，而引發高達一百公尺巨浪的大海嘯。不過筆者對發生如此大規模崩塌的可能性，抱持強烈懷疑。

最近最嚴重的海嘯最常引發海嘯的是震源在海底的淺層地震。斷層是板塊邊界，若海底淺層地震造成斷層兩側的板塊產生垂直方向的相對位移，則覆蓋的海水也會跟著產生垂直方向的相對位移，海水原本的平衡狀態被破壞，抬升板塊上方的海水變得比較高，位能變得比較高，於是向位能比較低的下沈板塊方向流動。也就是說，海底淺層地震可能使震央附近的海水突然獲得大量位能，這個位能因地心引力立即轉換為動能，使海水流動，而引發海嘯。

依震源深度，可以把地震分為淺層（深度0~70公里）、中層（深度70~300公里）、深層（深度超過300公里）三種。斷層地震都發生在板塊邊界處，依照板塊之間相互移動的方式，斷層可分為平移型、發散型和聚合型三種。發散型斷層是上盤向下滑移（下沈），又稱正斷層，聚合型斷層是上盤向上滑移（抬升），又稱為逆斷層。正斷層和逆斷層都是傾斜滑移斷