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 本項跨國大型鑽井計畫,除國科會外,也獲得國際陸地鑽探組織(International Continental Drilling Project, ICDP)協助,列入ICDP全球陸地科學鑽井群中,並由設於德國的總部提供:鑽井過程網路登錄系統及岩芯掃瞄儀,以及美國地質調查所提供許多技術及人員培訓之支援。現場取出岩心後,即刻進行網路登錄、岩芯描述、岩芯照相掃描、封存裝箱,也同時在現地進行:氣體分析、流體分析、溫度量測和應力量測,並取小段岩芯保存於無氧的標本盒內,作為日後井底微生物分析工作。岩芯分析完成後,已全數送回臺灣,儲存於臺大地質科學系。

 在國科會的支援下,臺灣地質科學研究團隊自2004年1月起,於臺中大坑進行2公里車籠埔斷層深井鑽探,經由鑽探取出的斷層帶岩心及井下量測,研究車籠埔斷層巨量錯動原因,歷經兩年的時間,研究結果終於出爐。

 臺灣車籠埔斷層鑽井計畫,成功在1111公尺下,取得了一段921地震的斷層滑移面。研究團隊發現12公分的滑移帶至少滑過33次,同時每一層的形貌都非常類似,這個證據不僅顯示地震會重複發生,並可以直接證實地震喜歡在「老地方」發生。此項斷層研究結果,為大地震發生的地點與錯動情況可能重演提供最直接而準確的數據,並建立出正確的「地震破裂模型」,對於地震行為的瞭解以及地震的預測是一大突破。

921斷層帶
上圖之下半部為921地震斷層泥,上半部則為研究團隊以電子顯微鏡觀察921地震斷層帶之模擬結果。比對結果發現,921斷層帶的溫度可達攝氏1100度。

 此外,臺灣過去從未有「公里級全程取岩芯」的經驗,因此本項全程2公里的取岩芯重大計畫,為臺灣本土科學家研究發生在臺灣本土國際科學問題的重要里程碑。

 本研究的另一重點,是透過電子顯微鏡觀測,來分析斷層帶岩石顆粒的磨碎,需要多大的能量、減低多少摩擦力、以及岩石中有多少化學反應在進行等。研究發現,921大地震能量高達11.6佰萬焦耳/每平方米,其中卻只有6%的能量引發了滑移量,而導致斷層的錯動,其餘的都反應在熱及震波的釋放。由黏土礦物分析得知,地震斷層發生時的溫度可能超過攝氏1100度,把斷層帶的岩石融熔形成假玄武玻璃及斷層泥,其滲透率比一般低1至2數量級,顯示有可能引發溫度遽增,造成超高壓流體暴增甚或汽化(thermal pressurelization)現象,並快速弱化斷層帶,導致巨量錯動。

 研究團隊同時發現,車籠埔斷層是一個會重複運動的斷層,換言之,地震的發生具有重複性,大地震有可能會再發生。因此,加強對地震斷層的相關研究,建立預警系統,斷層帶附近避免興建橋樑、大型公共建築、以及高樓層建物,可期望將地震自然災害減到最小的地步。

論文全文詳見:
Kuo-Fong, Ma, Hidemi Tanaka, Sheng-Rong Song, Chien-Ying Wang, Jih-Hao Hung, Yi-Ben Tsai, Jim Mori, Yen-Fang Song, Eh-Chao Yeh, Wonn Soh, Hiroki Sone, Li-Wei Kuo & Hung-Yu Wu (2006) ,〈Slip zone and energetics of a large earthquake from the Taiwan Chelungpu-fault Drilling Project〉,《Nature, vol. 444, no. 23, pp.473-476。

網址:
http://www.nature.com/nature/journal/v444/n7118/full/
nature05253.html

【資料提供:臺大秘書室】

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鑽井測量
研究團隊於鑽井後測量井內溫度。
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