大地組碩二 謝沛宸
調查團隊／大地組工程地質室（林銘郎教授研究團隊）
李健宏（大地組博士候選人）
陸 安（大地組碩二）
謝沛宸（大地組碩二）
柳鈞元（大地組碩一）
黃韋凱（R97級畢業學長，現職中興社防災中心副研究員）
不只地震波，斷層地表變形破裂也會造成結構損壞
在討論地震對土木結構物造成的損壞時，普遍關心的是地震波震動對結構的影響，以及結構體自身的耐震設計是否充分。然而若地震的斷層破裂面衝出地表，在地表留下永久變形時，也會對土木結構物構成威脅，而且這種變形力量是人類無法藉由工程手段抑止的，只能儘量順應自然、減少損害程度。
並非所有的災害地震都有地表變形破裂，例如2016美濃地震的破裂面即未衝出地表，也就是所謂的盲斷層，而若地震造成地表變形破裂則將產生不同於地震波震動的損害，在台灣百年來的重大災害地震中，具有地表變形破裂者包括1906梅山、1935新竹台中、1946新化、1951花東縱谷序列、1972瑞穗、以及最著名的1999集集地震。
其中集集地震的車籠埔斷層在地表留下長達一百公里、錯動數公尺的永久變形，撕裂了沿線的石岡壩、埤豐橋、鐵路集集線等土木構造物，許多變形破裂位置至今依然可見高程落差。而與本次花蓮地震相關的1951花東縱谷序列地震中，位於花蓮市區的米崙斷層也發生約1公尺的錯移量。那麼，這次花蓮地震是否也有地表變形破裂呢？
花蓮地震與米崙斷層、嶺頂斷層
2018年2月6日深夜，花蓮立霧溪口發生芮氏規模6.0的強震（後上修至6.26），陸上最大震度達7級，造成花蓮市區多處災情。當晚工程地質室成員們立刻動員，分頭從社群網路與新聞報導當中收集災情相片與訊息，先多方查證訊息屬實，再將災情相片與航照圖、街景圖互相比對以找出正確的位置。經過徹夜的工作，團隊在日出前完成了重要災情的定位，並與已知斷層圖相互套疊，旋即發現較重大的災害似乎都集中在米崙斷層、嶺頂斷層沿線，且注意到多處路面破裂的災情，讓我們不禁猜想這次地震是否與這兩條斷層的活動有某些關聯？
▲工程地質室團隊於地震後即時彙整之成果。原刊於臉書「工程地質野外教室-GeoRocker」社團。
在此必須強調，災情集中於斷層沿線的事實並不能直接推論斷層有地表變形破裂，或是該斷層是引發地震的斷層。因路面破裂與建築物倒塌等現象，仍有相當可能只是因為地震波震動、耐震能力不足所導致的損壞，且斷層沿線的地質條件、地震波的近斷層效應也可能是影響災情分布的因素，因此若要判斷是否有斷層地表變形破裂，仍須仰賴其他更明確的永久變形證據才能論定。
尋找地表變形破裂證據
隨後更多的災情資訊紛紛見報，工程地質室團隊持續藉由災區的照片或影片，開始初步分析是否有斷層活動造成地表變形破裂的錯位現象。以台鐵發布的花蓮港線軌道受損照片為例，該路段原為直線軌道，然而地震後鋼軌扭曲段前、後的直線已經偏移，因此可判斷出此處有左移分量。由於變形地點正位於米崙斷層線型附近，且米崙斷層已知具有左移兼逆移分量的特性，因此得以初步推測米崙斷層極有可能在本次地震事件中產生了地表變形破裂。
▲利用台鐵花蓮港線災情照片之判釋成果。原刊於臉書「工程地質野外教室-GeoRocker」社團。
除了鐵路花蓮港線的左移錯動現象，在米崙斷層沿線地區也能觀察到地表出現左移或垂直方向的錯動，尤其以七星潭地區較為明顯。而花蓮市區南方約五公里的省道台11線花蓮大橋，在災情報導中也發現橋面版有類似的左移變位現象。
花蓮大橋現地調查
為了進一步確認地表變形破裂對橋樑結構的影響，工程地質室團隊於2月9日搭乘普悠瑪列車前往花蓮，詳細調查花蓮大橋的受損情況，並運用無人飛行載具（UAV）進行攝影測量。
初步調查發現，花蓮大橋在P9～P10橋墩之間的確有左移現象，且左移量約有70公分。由於防落橋裝置大致完好無損，且透過UAV由側邊拍攝橋墩可發現，橋墩基礎也有同樣的左移錯位，因此得以排除因地震震動導致橋面版產生如此程度位移的可能性。以災後橋梁整體線形研判，P9～P10橋墩位於主要的斷層變形破裂帶，但由於花蓮大橋位置在目前的活動斷層地質圖中，已非米崙斷層而是嶺頂斷層沿線，因此造成花蓮大橋左移錯動的破裂帶，究竟為米崙斷層向南延伸，抑或是嶺頂斷層在本次地震中也有地表錯動，或兩斷層間有其他未知的關聯，仍有待更多研究探討。
▲工程地質室團隊於花蓮大橋現地調查成果。原刊於臉書「工程地質野外教室-GeoRocker」社團。
活動斷層地質敏感區與地表變形破裂調查的重要性
若將本次地震的地表變形破裂位置與1951年地震造成之破裂位置互相比較，可發現兩次相隔數十年的事件中，其地表變形破裂幾乎發生於相同位置，在七星潭地區甚至有民宅在兩次地震事件中皆因地表錯動而受損。由此可見斷層的地表變形破裂大多反覆發生於相近位置，因此詳實的地表變形破裂調查，有助於我們理解下次地震事件的斷層活動時，地表變形破裂可能發生於何處。
為了有效規範與管理斷層沿線地表變形破裂的開發行為，這正是《地質法》所載明劃設「活動斷層地質敏感區」的主要目的，土木結構物得以在選址時即避開此區域，或是運用適當的工法順應地表變形量，以儘量減少斷層地表錯動時造成嚴重的損失與傷亡。以本次事件而言，對照甫於2016年底公布的米崙斷層地質敏感區，可發現多數的地表錯動災情都位於地質敏感區內，足見活動斷層地質敏感區的制定，以及檢討工程上對於斷層錯動的因應，對於國土規劃、災害風險評估的重要性。
延伸閱讀
參考資料
- 中央氣象局，第107022號地震報告。
- 國土測繪圖資服務雲。
- 內政部國土測繪中心網頁公告，「因107年2月6日花蓮近海地震造成本中心e-GNSS系統於花蓮地區之部分基準站位移，相關因應措施，請參閱內容。」
致謝
特別感謝國立東華大學顏君毅教授提供許多災情資訊，並協助本團隊的現地調查，在此一併致謝。