楊燦堯1、劉聰桂1、郭明錦2、Vivek Walia3、 林世榮3 、賴慈華4、陳致言4 地震前兆之化學性觀測 【台灣地震前兆討論會】 100年12月24日 楊燦堯1、劉聰桂1、郭明錦2、Vivek Walia3、 林世榮3 、賴慈華4、陳致言4 1台大地質學系 2成大資源工程系 3國家地震研究中心 4經濟部中央地質調查所

原 理 地表、地殼底下、與地函深部的流體組成有很大的差異，所以些微的其它成份混入，便可造成原有組成產生巨大變化。 由於斷層、地震活動的應力作用，使得原本儲存於地底的儲水層與氣體成份，得以藉由地層的破裂面，與原有的水氣循環系統相混和，經常於主震發生前幾天至數月造成異常成份變化。 (Bolt, 1999) (Bolt, 1999)

原 理 根據Dobrovolsky et al.（1979）之研究，在大地應力作用下，即將發生地震的震源區會形成一個震前岩石變形破裂帶。假設此變形帶為一個以震央為中心的圓，其應變半徑（ρ）與地震規模的關係為： 由此估算，一個規模M=5的地震，其應變半徑可達約140公里；規模M=6的地震，應變半徑約380公里。因此適當選擇有較深循環的地下水與氣系統，常可有機會反應出地震前兆。而地震前兆出現的時間，一般與測站距震源的距離成反比關係。

觀測站位置 既有的氣體觀測站： 既有的水位觀測站： 地調所已設置之水位觀測站：共9座 水氡觀測站： 新竹大平地測站(TPT) 雲林古坑站(GK) 嘉義中崙站(CL) 屏東屏科大(PT) 花蓮美崙(ML) 台東池上站(CS) 新竹新城站(HC) 台南新化站(HH) 宜蘭礁溪站(JS) 既有的水位觀測站： 新竹寶山站(BS) 嘉義沄水站(YS) 地調所已設置之水位觀測站：共9座 水氡觀測站： 台東安通站(AT) 恆春社頂站(SD) 觀測站位置

Fu et al. (2011)

Totally 488 EQ (ML > 4.0) recorded in Taiwan from 2003/1/1~2004/7/31. Epicenter distance <60 km and local intensity > 2 considered may be related to the monitoring site. Three groups: I: < 60 km; ML > 4.5 II: 60-120 km; ML > 5.0 III: > 120 km; ML > 6.0 Yang et al. (2005)

新竹大平地站 29 days

嘉義中崙站 4-5 days 10-11 days

新竹地區　　　　　　20090915-1015

嘉義縣竹崎鄉中興國小 20091001-1008

安通站觀測結果 吉祥站 安通站與吉祥站 安通溫泉地下水氡監測站（安通站與吉祥站） 預警海岸山脈南段（ 大約長70公里、寬15公里）災害性地震 。 安通站與吉祥站皆有觀測到2008年2月17日MW=5.4安通地震地下水 水氡異常下降之地震前兆。

觀測網的前兆模式 地球化學觀測站的地震反應區間示意圖 不同觀測站有其不同的地震敏感反應區 各敏感反應區之交集處，即為2週內地震可能發生的地點。 時間、地點的前兆

觀測結果與地震活動之關聯性 根據過去的觀測結果我們可經由地震活動所造成的異常變化而初步劃分出各觀測站的異常反應範圍，當各測站的反應區間出現交集處，則地震可能將發生在這個區域。 以下以2009年底至今五個較大地震為例說明： ■ 2009/11/05 南投名間地震，ML = 6.2，氡氣異常測站有：大平地、中崙、池上 ■ 2009/12/19 花蓮市地震，ML = 6.9，氡氣異常測站有：大平地、中崙、池上 ■ 2010/2/12 南投埔里地震，ML = 5.2 ，氡氣異常測站有：大平地、古坑、中崙、池上 ■ 2010/03/04 高雄甲仙地震，ML = 6.4 ，氡氣異常測站有：古坑、中崙、屏東、池上 ■ 2010/11/21 花蓮市地震，ML = 6.1 ，氡氣異常測站有：大平地、池上

2009/11/5 南投名間地震 圖1：新竹大平地土壤氣氡氣成份連續變化與雨量及地震之相關性。EQ﹙ML﹚：地震規模；MI：地震震度﹙2009/10/20-2009/12/01﹚。 6 days 2 days 圖2：嘉義中崙土壤氣氡氣成份連續變化與雨量及地震之相關性。EQ﹙ML﹚：地震規模；MI：地震震度﹙2009/10/20-2009/12/01﹚。 5 days 2 days 圖3：台東池上土壤氣氡氣成份連續變化與雨量及地震之相關性。EQ﹙ML﹚：地震規模；MI：地震震度﹙2009/10/20-2009/12/01﹚。 5 days 2 days

下圖為台灣地區地球化學觀測站的敏感偵測區間示意圖，圓圈分別代表各觀測站的敏感偵測區間範圍，其交集處代表地震可能發生的地點(圖上斜線所示)。黃色星號代表南投地震的震央位置。三個觀測站皆能於9-10天前偵測到異常變化。 Zone 1 of TPT station Zone 2 of CL station Zone 3 of CS station

2009/12/19 花蓮市地震 圖1：新竹大平地土壤氣氡氣成份連續變化與雨量及地震之相關性。EQ﹙ML﹚：地震規模；MI：地震震度﹙2009/12/01-2009/12/31﹚。 6 days 7 days 圖3：台東池上土壤氣氡氣成份連續變化與雨量及地震之相關性。EQ﹙ML﹚：地震規模；MI：地震震度﹙2009/12/01-2009/12/31﹚。 10 days 3 days 2.5 days 1.5 days 3 days 圖2：嘉義中崙土壤氣氡氣成份連續變化與雨量及地震之相關性。EQ﹙ML﹚：地震規模；MI：地震震度﹙2009/12/01-2009/12/31﹚。

下圖為台灣地區地球化學觀測站的敏感偵測區間示意圖，圓圈分別代表各觀測站的敏感偵測區間範圍，其交集處代表地震可能發生的地點(圖上斜線所示)。黃色星號代表花蓮地震的震央位置。三個觀測站皆能於1-2週前偵測到異常變化。 Zone 1 of TPT station Zone 2 of CL station Zone 3 of CS station

2010/2/12南投埔里地震 圖1：新竹大平地土壤氣氡氣成份連續變化與雨量及地震之相關性。EQ﹙ML﹚：地震規模；MI：地震震度﹙2010/2/1-2010/2/20﹚。 4.5 days 0.5 days 圖2：雲林古坑土壤氣氡氣成份連續變化與雨量及地震之相關性。EQ﹙ML﹚：地震規模；MI：地震震度﹙2010/2/1-2010/2/20﹚。 4.5 days 6 days 圖3：嘉義中崙土壤氣氡氣成份連續變化與雨量及地震之相關性。EQ﹙ML﹚：地震規模；MI：地震震度﹙2010/2/1-2010/2/20﹚。 6 days 1 days 圖4：台東池上土壤氣氡氣成份連續變化與雨量及地震之相關性。EQ﹙ML﹚：地震規模；MI：地震震度﹙2010/2/1-2010/2/20﹚。 8 days 1 days

下圖為台灣地區地球化學觀測站的敏感偵測區間示意圖，圓圈分別代表各觀測站的敏感偵測區間範圍，其交集處代表地震可能發生的地點(圖上斜線所示)。黃色星號代表南投埔里地震的震央位置。四個觀測站皆能於5-10天前偵測到異常變化。 Zone 1 of TPT station Zone 2 of CL station Zone 3 of GK station Zone 4 of CS station

2010/3/4 高雄甲仙地震 圖1：雲林古坑土壤氣氡氣成份連續變化與雨量及地震之相關性。EQ﹙ML﹚：地震規模；MI：地震震度﹙2010/2/1-2010/3/29﹚。 6.5 days 7.5 days 6 days 圖2：嘉義中崙土壤氣氡氣成份連續變化與雨量及地震之相關性。EQ﹙ML﹚：地震規模；MI：地震震度﹙2010/2/1-2010/3/29﹚。 1 days 8 days 6 days 圖3：屏東潮州土壤氣氡氣成份連續變化與雨量及地震之相關性。EQ﹙ML﹚：地震規模；MI：地震震度﹙2010/2/1-2010/3/29﹚。 5 days 7 days 圖4：台東池上土壤氣氡氣成份連續變化與雨量及地震之相關性。EQ﹙ML﹚：地震規模；MI：地震震度﹙2010/2/1-2010/3/29﹚。 8 days 6 days

左圖為台灣南部地區地球化學觀測站的敏感偵測區間示意圖，圓圈分別代表各觀測站的敏感偵測區間範圍，其交集處代表地震可能發生的地點。黃色星號代表甲仙地震的震央位置。 社頂水氡觀測站亦觀測到有震前異常之變化

2010/11/21 花蓮市地震 3 days 1 days 6 days 6.5 days 3.5 days 3 days 圖1：新竹大平地土壤氣氡氣成份連續變化與雨量及地震之相關性。EQ﹙ML﹚：地震規模；MI：地震震度﹙2010/11/1-2010/11/28﹚。 圖2：台東池上土壤氣氡氣成份連續變化與雨量及地震之相關性。EQ﹙ML﹚：地震規模；MI：地震震度﹙2010/11/1-2010/11/28﹚。

下圖為台灣地區地球化學觀測站的敏感偵測區間示意圖，圓圈分別代表各觀測站的敏感偵測區間範圍，其交集處代表地震可能發生的地點(圖上斜線所示)。黃色星號代表花蓮地震的震央位置。兩個觀測站皆能於10-13天前偵測到異常變化。 Zone 1 of TPT station Zone 2 of CS station

大平地氣體觀測站與新樂水位觀測站比較圖 12 days 29 days 26 days 13 days 10 days 5 days 4 days 11 days

嘉義地區地下水位站與嘉義中崙氣體觀測站觀察結果比較圖 (2010.11.20-2011.1.11) 3 4 1

小 結 有些觀測站，對於在鄰近地區所發生之地震活動較為敏感，經常有震前的異常變化，非常值得配合其他觀測資料對於鄰近地區持續觀測。 由鄰近地區不同觀測站（氣體、水位、形變、地震等）組成觀測網，可以加強觀測可信度。 地震前兆模型建立，有助於未來前兆研究發展，並作為往後驗證、與改進之參考。

致 謝 感謝經濟部中央地質調查所、國震中心、與國科會在經費上之大力支持。 致 謝 感謝經濟部中央地質調查所、國震中心、與國科會在經費上之大力支持。 本研究投入大量研究人力，在不同時期、地點，都有許多人慨然支援，使得本研究得以持續進行，特予感謝。