鑑古知新～時率分析地震模擬器於台灣東部地震序列上之判明

吳泓昱 國立成功大學資源工程系儲集層動力學模擬及風險評估研究室

doi: 10.30067/TECNL.202212_(38).0003

從2018年的米崙地震，到2022年的池上地震，台灣東部在這近十年間有7個超過規模6的地震發生在花東縱谷區域。也再次引起了民眾的注意，下一個大地震會發生在哪裡？何時發生？近期還會有地震嗎？為了想要了解上述問題的答案。我們嘗試使用時率地震模擬器RSQSim (Rate-and-State Earthquake Simulator)嘗試是否能再現台灣東部縱谷區域地震的時空分佈與地震週期。RSQSim為一新型態地震模擬器，由Keith Richards-Dinger及James H. Dieterich等人於2012年發表提出，利用模擬數千年到數萬年的斷層破裂機制，解決傳統地震目錄數量上的困境。此地震模擬器特點為使用目標地區的斷層系統之地球物理參數為基礎，建立起各個網格內的物理機制模型進行各個小段層面上的計算分析，主要的模擬方式在根據速率及狀態摩擦值計算公式(rate and state depend friction, RSF)及該地之摩擦剪應力、正向力、滑移速率、狀態變數等參數，分析並推估該地區內斷層活動狀態及地震發生週期。

依據台灣地震模型(TEM 2020)所提供之斷層幾何參數，我們構築了台灣東部三條主要的斷層與構造帶，利用RSQSim成功建立出包含米崙斷層、縱谷斷層及中央山脈構造之台灣東部地區斷層系統三維立體模型(圖一)，其顏色代表在此單一地震事件中，各網格在其所對應的斷層面上之滑移量大小，更可顯現區域斷層系統內因應力狀態所造成之地栓(asperity)分佈。

在考慮各個斷層之斷層幾何與不同之正向力的配置後，我們模擬十萬年來花東縱谷區域這三條斷層系統之地震分布圖。模擬成果分布圖如圖二、圖三、圖四所示，其縱谷斷層與中央山脈構造則在斷層面的兩側有大多數的地震發生，其中間位置似有地震空窗期(seismic gap)的存在。而將模擬結果之各地震事件依震央位置分類，並依地震事件發生時間對地震規模則可繪出該區域之地震再現週期圖(圖五)，而此模擬顯示米崙斷層會頻繁的出現規模6.3的地震，且並無更大規模的地震發生。並顯示其在五萬至六點五萬年間之平均地震再現周期，如圖六所示，表示縱谷斷層與中央山脈構造有在相近週期內活動的傾向。

本研究的結果顯示(表一)，米崙斷層發生規模六以上地震之再現週期在94±20年間，縱谷斷層之在現週期則為234±193年間，中央山脈構造則介於257±173年間。若將各斷層視為斷層系統而言，規模六以上的地震發震週期則為53±40年。此結果也暗示花東縱谷在淺層的地震風險需要長期關注。

圖一、台灣東部區域初始斷層系統模型。

圖二、東部地區米崙斷層模擬成果之地震分布圖(紅色為淺層，藍色為深層)。

圖三、東部地區縱谷斷層模擬成果之地震分布圖。

圖四、東部地區中央山脈構造模擬成果之地震分布。

圖五、東部地區十萬年地震模擬結果之地震再現週期圖，顏色為深度變化。

圖六、東部地區模擬成果之各斷層地震發震時間與再現週期圖(5萬年~6.5萬年間，黃-米崙斷層，紅-縱谷斷層，綠-中央山脈斷層)。

參考文獻

Richards-Dinger, K., & Dieterich, J. H. (2012). RSQSim Earthquake Simulator. Seismological Research Letters, 83(6), 983–990. https://doi.org/10.1785/0220120105

臺灣地震模型 TEM 2020 (2022). 臺灣地震模型. https://tem.tw/TEM2020/