doi: 10.30067/TECNL.202603_(51).0003

從2006年屏東外海雙主震看大陸岩石圈地函的強度

胡宛琳、譚諤

• 中央研究院地球科學研究所

大陸岩石圈地函的力學性質一直是地球科學中的核心問題。在深處，它究竟主要以韌性方式變形，還是仍能保持足夠強度而發生脆性破裂，以往的研究多半依靠單一觀測或模型推論，無法充分反映地函的真實力學特性；由於地函地震本就罕見，這類驗證尤其困難。2006年12月26日發生於台灣南端外海的屏東雙主震（Mw 6.9）提供了難得的研究機會（圖一）。

近年的地球物理研究顯示，該地震位於歐亞大陸邊緣減薄的大陸岩石圈內，深達地函，其破裂行為相當複雜。我們使用「地震破裂密度張量反演法（potency density tensor inversion, Shimizu et al., 2021）」，不依賴假設的斷層幾何，重建兩個主震的破裂過程。結果顯示，較淺的第一震以伸張型正斷層為主，深部伴隨微弱逆斷層成分；較深的第二震則以走向滑移斷層為主（圖一），震源機制隨深度的變化反映了應力方向的轉變。

為進一步探討此應力場的動力學成因，我們以地震觀測結果作為約束，進行熱力學數值模擬。結果顯示，此地震的生成條件有二：一是有高強度的岩石圈地函；二是隱沒板塊撓曲產生了「伸張—擠壓」成對、增強的應力場。當此應力場施加在高強度的岩石圈地函上，能達到破裂門檻而引發相應的雙主震（圖二）。屏東外海正處於大陸岩石圈隱沒的構造環境，使較少見的大陸岩石圈地函地震得以發生。這項研究為此區域地函強度提供了證據，也推測全球大陸岩石圈地函地震稀少的原因—並非地函過於軟弱無法累積應力，而是其強度過高，使破裂門檻在一般構造環境下難以達成（Hu et al., 2025）。

圖一、2006年屏東雙主震的震源機制與構造背景。左圖顯示區域背景地震分布及兩個主震的模型空間，黑線為模型投影至地表的軌跡，指示右側兩組垂直剖面的位置。右側剖面圖呈現雙主震的破裂分佈，震源機制皆以平面投影（map view）表示，顏色與大小分別代表地震破裂密度（potency density）的強度。

圖二、2006年屏東地震震源區的熱力學數值模擬的結果。圖A與B為強度剖面圖，黑線表示岩石圈強度。圖C展示隱沒板塊模型的材料幾何形態與溫度分布；圖D以紅色輪廓標示塑性應變（plastic strain）集中的區域，背景填色代表應變率。圖E中的黑色短棒顯示最大主應力（σ₁）的方向，背景填色為其量值，顯示板塊撓曲造成的應力增強及其隨深度轉向的特徵。

參考文獻

• Hu, W.-L., Tan, E., Okuwaki, R., & Yagi, Y. (2025). Intraslab stress heterogeneity and continental mantle faulting revealed by the 2006 Pingtung offshore earthquake doublet. Communications Earth & Environment, 6(1), 726. https://doi.org/10.1038/s43247-025-02719-x
• Shimizu, K., Yagi, Y., Okuwaki, R., & Fukahata, Y. (2021). Construction of fault geometry by finite-fault inversion of teleseismic data. Geophysical Journal International, 224(2), 1003–1014. https://doi.org/10.1093/gji/ggaa501