地表的侵蝕作用可能會(huì)刺激地震的發(fā)生

長(zhǎng)期以來，科學(xué)家們一直懷疑地表的侵蝕作用，包括河川的侵蝕搬運(yùn)，以及土石流的發(fā)生等等，可能會(huì)影響地殼深部的應(yīng)力平衡，進(jìn)而影響地震活動(dòng)的發(fā)生。然而過去由於缺乏資料，這個(gè)假設(shè)一直無法得到證實(shí)。臺(tái)灣地區(qū)由於地處板塊交界，加上位於雨量豐沛的熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，過去的研究資料顯示地表的侵蝕作用相當(dāng)快速，自然便成為驗(yàn)證這一假說最佳的所在。

臺(tái)灣大學(xué)地質(zhì)科學(xué)家徐澔德副教授與法國三位學(xué)者合作，利用徐澔德副教授過去針對(duì)臺(tái)灣地區(qū)活動(dòng)斷層調(diào)查所得的資料，搭配文獻(xiàn)中記錄的臺(tái)灣地區(qū)侵蝕速率，運(yùn)用力學(xué)模型模擬的方法，成功的證明地表的侵蝕作用可以對(duì)於活動(dòng)斷層造成顯著的應(yīng)力變化，進(jìn)而影響地震活動(dòng)的發(fā)生。舉例來說，臺(tái)灣西南部具有每年高達(dá)一公分以上的侵蝕速率，其所造成的斷層應(yīng)力變化，大約可以使得斷層發(fā)生下一次大地震的時(shí)間提早十分之一。

這個(gè)重要的發(fā)現(xiàn)，由徐澔德副教授以及三位分別來自法國雷恩第一大學(xué) (Université Rennes 1)，巴黎地球物理研究所 (Institut de Physique du Globe de Paris, IPGP)，以及法國蒙佩利爾第二大學(xué)(Université Montpellier II) 所組成的研究團(tuán)隊(duì)，共同發(fā)表於 2014 年 11 月 21 日出版的頂尖期刊《自然－通訊》(Nature Communications)。

徐澔德副教授表示，最近十多年以來，全球地球科學(xué)學(xué)界最熱門的研究方向之一，便是在了解地球深處的構(gòu)造作用、地表進(jìn)行的侵蝕與堆積作用、以及大氣循環(huán)所造成的氣候變化這三種作用在時(shí)空上的互相影響與平衡。舉例來說，造山運(yùn)動(dòng)所形成的高山會(huì)阻擋水氣，進(jìn)而影響區(qū)域的氣候；然後區(qū)域氣候的改變，例如雨量的增加，又會(huì)影響河流的侵蝕、搬運(yùn)與沉積作用；最後由於侵蝕與堆積作用的變化，可能會(huì)造成區(qū)域的地形地貌改變，影響地質(zhì)構(gòu)造的活動(dòng)性，進(jìn)而使得造山作用的特性產(chǎn)生變化。這些複雜的相互影響，一般都認(rèn)為主要作用於數(shù)十萬、數(shù)百萬、乃至於是千萬年的長(zhǎng)期時(shí)間尺度下，然而這次研究團(tuán)隊(duì)的成果顯示，即便是在數(shù)百年的短時(shí)間內(nèi)，地表侵蝕作用對(duì)於構(gòu)造以及地震作用的影響依然能夠非常顯著。

徐澔德副教授進(jìn)一步說明指出，臺(tái)灣地區(qū)由於主要的活動(dòng)斷層都以逆衝斷層為主，這些斷層的活動(dòng)類似於產(chǎn)生九二一集集地震的車籠埔斷層，都是斷層面以上的巖層沿著斷層面向上移動(dòng)。在這種狀況下，地表上蓋在斷層面上面的巖層重量大小，便是影響斷層是否再度活動(dòng)的一個(gè)重要控制，若是地表河流的侵蝕速率很快，上覆的巖層就會(huì)很快的減少，使得斷層的活動(dòng)阻礙降低，進(jìn)而誘發(fā)地震活動(dòng)。研究團(tuán)隊(duì)認(rèn)為，相較於每年固定的河流侵蝕，由於颱風(fēng)或暴雨作用產(chǎn)生的大規(guī)模土石流等劇烈侵蝕作用，可能會(huì)對(duì)地震活動(dòng)造成更大的影響。去年在美國猶他州的賓漢峽谷銅礦 (Bingham Canyon Mine) 發(fā)生了極大規(guī)模的崩塌事件，該事件誘發(fā)了當(dāng)?shù)卦S多地震活動(dòng)，這現(xiàn)象正符合了研究團(tuán)隊(duì)的發(fā)現(xiàn)。

本研究主要是在行政院科技部與臺(tái)灣大學(xué)的經(jīng)費(fèi)支助下完成，詳細(xì)的研究成果請(qǐng)參閱 2014 年 11 月 21 日發(fā)表於《自然－通訊》(Nature Communications) 期刊 influences the seismicity of active thrust faults, Steer, P., Simoes, M., Cattin, R. and Shyu, J. B. H., Nature Communications, 21 November 2014, DOI:10.1038/ncomms6564。