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地震研究室
饒瑞鈞 助理教授

推介\
本實驗室研究方向分為下列三大領域。

大地震的觸發模式與地震活動之演化\
"
大地震的發生並非是一個隨機行為"已由應力觸發的模型得到驗證。大地震的發生、前震/餘震的分佈、及背景小地震的時空分佈已被證實與大地震造成的應力變化、每個斷層段的特性參數、與背景地震活動分佈高度相關[Dieterich, 1994; Dieterich and Kilgore, 1996; Stein et al., 1997; Harris and Simpson, 1998; Toda and Stein, 2003; Toda et al., 2005]。本研究室利用靜態庫倫應力變化的模型(static Coulomb stress transfer model)、輔以速率-狀態摩擦定律(rate-state frictionlaw),已成功的解釋1951年花蓮台東地震序列跳躍式的空間-時間觸發行為,未來目標除了理解複雜的地震觸發行為之外,希望累積不同區域斷層分段、大地震發生行為的理解、進一步計算地震發生的可能機率。

Student\
陳卉瑄(Kate Huihsuan Chen)
Publications\
K. H. Chen, S. Toda and Rau, R. J., (2007). A leaping, triggered sequence along a segmented fault: the 1951 Hualien - Taitung earthquake sequence in eastern Taiwan, 2007, J. Geophys. Res., in revision. (abstract)
Cooperator\
本研究室在此方面研究透過與"日本產業技術總合研究所活動斷層中心"主任研究員遠田晉次(Shinji Toda)的密切合作。

重複地震在斷層特性和地震預測上應用\
地震為何會重複發生、其週期行為如何解釋,是"地震預測"課題裡的關鍵問題。在岩石力學、數值模擬的研究中,這個課題一直被廣泛的討論,但唯有大量的重複地震觀測才能提供符合現實斷層系統的資料。然而,中大規模地震的重複發生 在有限的地震觀測期間(幾十年) 難以滿足足夠樣品數以進行分析,而小規模地震(重複週期僅在數天至數年間)因地震儀器解析度的提升,則提供了高密度、高可信度的資料。
利用高度相似的波形(左圖)、發震位置、震源機制、及規模大小可定義重複地震。重複地震的大量出現被歸結是"識別"特殊斷層性質(潛移斷層)的特徵現象,初步理論為:當斷層系統中可累積應力的嵌塊被具有潛移行為的介質圍繞著時,這些嵌塊較容易以穩定的大小重複破裂。亦即這些可累積應力的斷層嵌塊的空間、時間行為反映著與周遭介質(或鄰近斷層嵌塊)的互相作用。因此,利用重複地震的規模大小、週期性則可用以推估斷層深部的滑移行為及斷層特性隨空間時間的變化。

Cooperator\
本研究室在重複地震的研究上為台灣地震界的先驅,並與加州柏克萊大學長期研究重複地震的專家進行長期合作,研究的方向分為:
(1)
探討潛移地區深部的斷層行為及特性:
利用重複地震的重複週期其規模推估斷層深部的變形行為,針對不同的斷層系統,我們將要回答:斷層在深部滑移速率隨空間及時間分布的情況?與地表變形行為的落差為何?此差值估算大地震的潛能是否可被驗證?

Student\
陳卉瑄(Kate Huihsuan Chen)
Publications\
1. K. H. Chen, Nadeau, R. M., and Rau, R. J. (2007). Characteristic repeating microearthquakes on an arc-continent collision boundary - the Chihshang fault of eastern Taiwan, submitted to Earth Planet. Sci. Lett.. (abstract)
2. R. J. Rau and Chen, K. H. (2007). Repeating earthquakes and seismic potential along the northern Longitudinal Valley fault of eastern Taiwan, submitted to Geophys. Res. Lett.. (abstract)
3. H. K. Chen, Nadeau, R. M., and Rau, R. J., Repeating earthquakes on an imbricated thrust fault in the arc-continent collision boundary of eastern Taiwan, 2006, Annual Report 2005-2006, 19-20, Berkeley Seismo. Lab.
(http://seismo.berkeley.edu/annual_report/ar05_06/node8.html)
Cooperator\
Robert M. Nadeau, Berkeley Seismological Lab in UC Berkeley.

(2)
重複地震發生的機制:
經由本研究室累積的重複地震資料,我們亦希望能回答更基本的物理問題:重複地震傾向在哪些區域發生?是什麼因素控制了重複地震的位置、發生規模、重複週期長短、以及週期性?

Student\
陳卉瑄(Kate Huihsuan Chen)
Publications\
1. K. H. Chen, Nadeau, R. M., and Rau, R. J. (2007). Towards a universal rule on the recurrence interval scaling of repeating earthquakes?, Geophys. Res. Lett., 34, L16308, doi:10.1029/2007GL030554. (pdf)
Cooperator\
Robert M. Nadeau, Berkeley Seismological Lab in UC Berkeley.

(3) 重複地震與地震預測的關係:
利用數值模擬手段解釋重複地震觀測的週期行為之空間與時間關係是我們的長期目標。台灣的重複地震資料、輔以美國加州柏克萊大學地震研究室提供的高精度井下測站重複地震資料,將提供一個更完整的重複地震資料庫,以理解重複地震的行為。而更深入的〝發震機制〞之理解,將讓我們能夠預測下一個重複發生的地震之時間.

Student\
陳卉瑄(Kate Huihsuan Chen)
Publications\
Chen, H. K., R. Burgamann, Nadeau, R. M., Do repeating earthquakes talk to each other?, 2007, Annual Report 2006-2007, Berkeley Seismo. Lab.
Cooperators\
Roland Burgmann, Berkeley Seismological Lab in UC Berkeley.
Robert M. Nadeau, Berkeley Seismological Lab in UC Berkeley.

(4)
探討斷層復原行為:
在大地震發生之後重複地震的重複週期被證實有劇烈的變化,可以縮短為幾小時幾天的週期,而此週期隨著離主震的發生時間越遠而變長。重複週期隨時間、空間的變化與局部斷層特性及破裂過程相關,針對不同的斷層系統,我們將要回答:斷層帶的地殼深部特性在地震變形後之改變之情況?在斷層的哪一段改變最多?哪一個深度改變最多? 這些資訊能不能提供地震防災之所需?

Student\
楊智龍(Ching-Long Yang)

大地測量在台灣地區地殼變形研究及地震潛能評估上之應用\
本研究室主要的研究方向為利用全球定位系統(GPS)及精密水準測量等方法來探討台灣地區的地殼變形行為及地震潛能。斷層錯動為台灣地區地震發生的主要因素,故本研究室藉由地表速度場在空間中之變化情形,判釋台灣地區各活動斷層之分布情形,並研究其活動特性。主要的研究工作如下所示:
(1)
一般地殼變形行為研究:
地震的發生和各地區應變能量累積與釋放的過程有關,因此本研究室透過闡明台灣地區應變累積之時空分布情形,估算台灣各地之地震潛能,並計算各活動斷層之滑移速率,評估各斷層可能產生的最大地震規模及其重複週期。

Student\
莊舒雲、郭素妙、周侑德、邱詠恬
Publications\
1.
楊佳勳、景國恩、饒瑞鈞、陳江鑫、侯進雄(2007)由19952006年之GPS觀測資料探討潮州斷層與恆春斷層之活動行為。新期構造研究專輯(),中央地質調查所特刊(送審中)。
2.
莊舒雲、陳鶴欽、景國恩、饒瑞鈞、侯進雄(2007)由1996-2006年之GPS觀測資料探討台灣中部地區集集地震前後之地殼變形。新期構造研究專輯(),中央地質調查所特刊(送審中)。
3.
郭素妙、景國恩、饒瑞鈞、侯進雄(2007)由1996-2006年之GPS資料探討台南地區地殼變形。新期構造研究專輯(),中央地質調查所特刊(送審中)。
4.
邱詠恬、景國恩、侯進雄、胡植慶、饒瑞鈞(2007)由2002-2006年之GPS觀測資料探討宜蘭平原之地殼變形。新期構造研究專輯(),中央地質調查所特刊(送審中)。
5.
周侑德、景國恩、饒瑞鈞、劉啟清(2007)精密水準觀測之資料品質及精度分析。新期構造研究專輯(),中央地質調查所特刊(送審中)。

(2)2003
年成功地震同震分析:
20031210於台灣東南部地區發生了規模6.8
之成功地震。本研究室藉由反推地震發生所造成之地表同震位移量,來估算池上斷層錯動量之分布情形。透過分析斷層錯動量之分布特性,我們可用來探討該地震之震源特性、池上斷層之斷層面性質,及其與未來大地震發生之關係。

Student\
景國恩(Kuo-En Ching)
Publications\
1. Ching, K.-E., R.-J. Rau, and Y. Zeng (2007), Coseismic source model of the 2003 Mw 6.8 Chengkung earthquake, Taiwan, determined from GPS measurements, J. Geophys. Res., 112, B06422, doi:10.1029/2006JB004439.

(3)
台灣西南部之構造運動分析:
台灣西南部位於構造脫逸的環境下,本研究室利用此地區密集的GPS觀測資料,來解析台灣西南部現今主要活動斷層之位置及其運動行為。進ㄧ步,更結合台灣地區下部地殼及上部地函之非均向性資料,比較台灣西南部構造脫逸活動與世界其他主要山脈構造脫逸活動特徵之差異性。

Student\
景國恩(Kuo-En Ching)
Publications\
1. Ching K.-E., R.-J. Rau, J.-C. Lee, and J.-C. Hu (2007), Contemporary deformation of tectonic escape in SW Taiwan from GPS observations, 1995-2005, Earth Planet. Sci. Lett., Accepted.
2.
景國恩、饒瑞鈞、李建成、胡植慶、侯進雄(2007)由1995-2005年之GPS觀測資料探討台灣西南部之地殼變形。新期構造研究專輯(),中央地質調查所特刊(送審中)。

(4)
台灣北部地區之地殼變形行為:
台灣北部地區位於弧陸碰撞系統(呂宋島弧-歐亞大陸)與琉球弧溝隱沒系統之過渡帶,為了闡明此地區之地殼變形行為及兩系統間過渡帶之構造發育機制,本研究室採用台灣北部地區密集的GPS觀測資料,詳細描繪此地區現今主要活動構造之運動模式,並解析出台灣北部塊體旋轉之活動特性及其發生機制。

Publications\
1. Rau R.-J., K.-E. Ching, M.-Y. Hsu, J.-C. Hu and J.-C. Lee (2007), Surface strain field in transition from arc-continent collision to subduction: GPS measurements in northern Taiwan, 1995-2005, Earth Planet. Sci. Lett., Submitted manuscript.