陳沿佐 採訪/撰稿 梅志銓 攝影/剪輯 / 花蓮縣
台灣每年發生四萬多次地震，堪稱地震之島。其中位於花蓮的米崙斷層，是台灣最活躍的斷層，學者更預測未來50年內，米崙斷層發生規模6.6強震的機率，高達八成八！為了掌握米崙斷層錯動機制，中研院地科所與全台專家及工程團隊合作，啟動MIDAS米崙斷層鑽井研究計畫，將光纖深入地底700公尺，直接穿過斷層帶進行監測。這是全球首例，結合光纖觀測技術的跨斷層地震研究，目的是為了事先提出預警，搶救更多人命，研究人員如何克服困難完成任務，帶您一起來看。
2018年2月6日深夜11點50分，花蓮發生規模6.2強震，一陣天搖地動，震碎許多人的美夢。突如其來的一場大震重創花蓮，共釀成17人死亡282人受傷，但當眾人忙著搶救時，竟發現致命巧合，包括毀損嚴重的七星潭大橋、倒塌的國盛六街2棟大樓、雲門翠堤大樓、統帥大飯店，幾乎位於同一條直線上。這起意外發現，才讓沉寂近70年的米崙斷層，再度受到外界關注。
台灣大學地質科學系教授徐澔德說：「米崙斷層，大約每隔70年左右，可能就會有一個滿大的地震事件，它實在是太活躍了，我想我們還是不能掉以輕心。」
一群台灣科學家們，來到距離花蓮七星潭，不到500公尺一處不起眼的椰子林裡，準備揭開深埋在地底，米崙斷層的祕密。中央大學地科系助理教授林彥宇說：「這幾支是今天要放到A井裡的地震儀，今天要下5組地震儀。」
中研院地科所研究副技師林欽仁說：「現在地震儀要從台北運到花蓮，在下去之前，我們在地表做一下最後確認，確保這個儀器運送過程中，沒有受到傷害。可以看到現在有車輛經過時，儀器就反應很劇烈的震動，透過振幅的比對，我們知道儀器目前是正常的。」
緊盯儀器訊號，她是中研院地科所研究員，又被稱為透視地震的科學家馬國鳳。鑽研地震研究超過30年，這次她決心找出大震來臨前，可能的蛛絲馬跡。中研院地科所特聘研究員馬國鳳說：「米崙斷層，本身大概是6、7年就會動一次，它可能是世界上動得最快的斷層之一。這個位置如果可以擺一個觀測，一直到斷層帶，那就可以了解地震可能的所有來龍去脈。」
2020年6月，就在花蓮大震發生後，中研院啟動MIDAS米崙斷層科學鑽探研究，穿越斷層開鑿三口深井，井A、井C分別位於斷層上盤，井B則緊鄰七星潭座落於斷層下盤，深度分別為700、500及540公尺。五台抗熱、抗水、抗壓，總價近千萬的地震儀，分別安裝在地底不同深度，不放過任何地震訊號。
中央大學地科所研究助理陳冠宇說：「我們要每個纜繩在相對應的位置，如果沒有握好往下掉，那它位置就不對了。」中央大學地科所研究助理褚臻說：「要一直撐著這個動作，會有一種被拉住的感覺。」
林欽仁說：「地震儀扮演的是一個檢驗的角色，我覺得這個實驗，有一個很大的目的在於了解，我們將來能不能完全相信光纖觀測的資料。」
學者口中的光纖資料，是MIDAS鑽探計畫，獨步全球的創舉也是這項研究的關鍵技術。外層包覆金屬的光纖網路，深入地底700公尺，不同於傳統地震儀，只能以「點」記錄地震波動，光纖則是貫穿大地，全面掌握斷層脈動。
馬國鳳說：「光纖下到斷層帶，可以把整個斷層的解析度，達到公尺級的解析度。」林彥宇說：「在這種情況下，很多原本空間解析度不足的狀態，或許都可以被改寫。」馬國鳳說：「我們事實上是在跟地震比賽，不是今天做了明天就會好，事實上是要一直做下去，只是你越早做，下次地震來的時候，你的災害會更少。」
跟隨研究人員，來到花蓮七星潭公園，腳底下也暗藏玄機。林彥宇說：「現在在七星潭公園，這個地方其實遊客非常非常地多，但是遊客其實都不知道，我們在這裡其實也有埋光纖，可以看到這裡有一個比較深色的部分，一直往後面有一個淺淺的線形，其實就是光纖埋設的位置。」
米崙斷層，一路穿過花蓮市區，向北延伸從七星潭出海。MIDAS團隊，不只在斷層東西兩側垂直埋設光纖，更沿著七星潭水平鋪設近2.5公里的光纖，三條線路連接起來，將斷層完整包覆，科學家的巧思，同樣也是全球首例。馬國鳳說：「這個是世界上，目前唯一三維光纖的訊號，想要了解世界上地震是如何開始的，這個問題重要的觀測點。」
透過地震觀測井進行研究，在台灣並非首例。九二一地震過後，2004年馬國鳳與來自美國、日本及德國的學者，進行車籠埔斷層深井鑽探計畫，成功觀測到車籠埔斷層滑移厚度。這項世界創舉，讓她得以透過精準數據，建立地震破裂模型，也讓在地震中犧牲的每條人命，都別具意義。
馬國鳳說：「以台灣將近100年的觀測紀錄來看，大概每30年就會發生一個規模7的地震，所以以人的壽命來講，大概一生可能會有兩次機會，碰到大規模的地震。」馬國鳳說：「每次地震，都會給我們更多的經驗跟數據，希望可以對下一次的地震，有更多的準備。」
但為何米崙斷層，受到學者如此「高規格待遇」，原因是1951年，花蓮曾發生規模7.3強震，2018年再度發生規模6.2地震。相隔近七十年，斷層活動範圍如出一轍，重回現場，地震留下的痕跡，仍怵目驚心。徐澔德說：「我們現在在花蓮的四八高地，這邊有一個像山坡的東西，它其實就是米崙斷層的斷層線，所以等於我們現在就踩在斷層上面。」
記者陳沿佐說：「2018年，花蓮發生206大地震，當時完工不到五年的七星潭大橋，嚴重毀損變成危橋，如今重回現場，還可以看到橋墩及橋面下，都還有結構補強的痕跡。」
台北市土木技師公會理事長莊均緯說：「它修復達到讓橋墩柱的損壞，回復它原來的設計功能，以單一這樣修復的話，基本上它對整座橋的耐震提升部分，是不會達到整座提升的效應。」
經歷多次大震洗禮，如今七星潭周遭民宿林立，專業土木技師提醒，被視為建築物頭號殺手，透過地震波傳導所引發的「長週期震動」，更得小心。莊均緯說：「如果它的時間一直累加，晃動累加時，那個擺幅是非常非常大的。就像在折筷子一樣，如果筷子是擺動很小反覆折，筷子是會回復的，可是筷子折動的幅度很大時，這個可能筷子就被折斷了。」
以光纖跨越斷層進行地震研究，在世界仍是全新領域，該如何解讀光纖回傳的訊號？地震學家們，竭盡所能解開科學謎題。中研院地科所研究助技師古進上說：「我們現在位在，花蓮七星潭附近的光纖地震站，裡面會有這次計畫，最主要的光纖地震儀。」
古進上說：「地上這台是我們的IDAS，就是我們光纖地震儀記錄器，右邊有一條黃色那就是光纖。其實這台儀器造價要600多萬台幣，它比較特別的是可以接上一段光纖，然後把光纖每個節點上振動的訊號，記錄下來。」古進上說：「可以看到有斜率比較低的斜線，跟比較陡的斜線，這代表是不同的震源。比如今天可能有一個工廠一直敲擊，或者是有一台車經過，它可能就會產生這種訊號。」
光纖如同替斷層連通神經進行斷層掃描，幕後推手有他，馬國鳳教授的得意門生，中央大學地科系助理教授林彥宇。林彥宇說：「其實井下地震儀，是我在念博士班的時候，跟馬國鳳老師在分析TCDP井下地震儀的資料。」
16年前，林彥宇跟著老師，在車籠埔斷層進行井下地震儀研究，16年後他追隨前輩腳步，投身台灣地震研究。林彥宇說：「基本上研究就是這樣，站在巨人的肩膀上，我們盡自己的可能，去貢獻也好發表也好，讓後人可以踩在我們的肩膀上，走得越遠看得越遠。」
地震得經過數十年甚至上百年研究，才能掌握斷層特質，找出地震週期。學者總希望在地震發生前，事先提出預警，但想預知地震就得透過更多方法，同步監測。中研院地科所博士後研究員紀宗志說：「這是一個寬頻地震儀，它可以監測比較微小的地動訊號。就像美國那邊發生地震，我們這邊都可以收得到，它的長波訊號，就是靠這種寬頻地震儀，都可以看到。」
編號井C的地震觀測井，透過水氣觀測，為地震前兆提供關鍵訊息。專長為流體地球化學，中研院地科所助研究員傅慶洲，將這樣的觀測方法，形容為替斷層做「血液檢查」，透過化學反應，看穿地底下的細微變化。中研院地科所助研究員傅慶洲說：「斷層的孕震過程中，其實流體一直都扮演非常重要的角色。我們希望了解這些流體，在地震發生之前，是否能夠從它的變化看到一些蹤跡。」
記者吳御曄(2018.2.7)說：「這裡是東華大學美崙校區的門口，在裡面甚至是校園內部，都有出現道路毀損甚至龜裂的情況。」
馬國鳳說：「現在補起來的樣子，包括拱起來的樣子，都是當初斷層帶的某一部分，斷層帶擠壓的時候，會產生教科書上講的雁型構造。我們光纖在擺設的時候，有一段光纖就是穿過這個裂痕，但有一段光纖，是沒有穿過這個裂痕，我們就可以比較訊號的差異是多少。」
MIDAS研究團隊，2022年在曾遭受地震重創的東華大學美崙校區，展開多項實驗。馬國鳳說：「這個實驗，可以讓我們看訊號有什麼不同，因為做地震研究時，各種不同訊號的原因，我們要看得很清楚，才可以把地震真正的訊號抓出來。」
利用電信業者既有光纖，打造全台地震觀測網，仍是研究人員未竟之役。但早在1996年，中研院就打造台灣寬頻地震觀測網，如今全台36個測站，能夠清楚掌握全球地震訊號。中研院地科所研究副技師林欽仁說：「每一條波形就是一個測站，它垂直向的方向把資料傳回來。如果今天都很安靜的環境下，看到的就是海浪的振動，因為海浪的能量，是地球上唯一減少人為干擾情況下，唯一看得到最明顯的訊號。」
林欽仁說：「身為一個地震從業人員，我們親手安裝的儀器，能夠忠實地記錄，在世界上發生的各種事件，不管是地震還是火山爆發，這是我們最振奮的事情。」林彥宇說：「人類的文明或是歷史，就是不斷地跟災害共存，在地震預測成功之前，我們要做的事情是減災，這才是我們現在需要前進的目標。」
台灣是地震之島，該如何與地震共存？是世世代代必須面對的課題，科學家們衷心期盼，研究心血能夠喚起全民防災意識，當下次大震來臨前做好準備，不再白白犧牲人命。
新聞來源：華視新聞
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