陳沿佐 採訪/撰稿 盧松佑 攝影/剪輯 / 花蓮縣
2024年4月3日，花蓮發生規模7.2強震，至今餘震不斷，這也是時隔25年，繼1999年921大地震之後，台灣所發生規模最大的地震。花蓮這起地震，至今造成18人死亡，超過千人受傷。強震後第一時間，國內科學家們隨即展開調查，透過GPS定位發現花蓮沿海地面抬升高達45.1公分，甚至影響到船隻進出港口。另外由中研院地科所與專家合作，全球首例跨斷層光纖地震觀測研究，這個被稱為米崙斷層鑽井研究計畫，也在這次地震當下，清楚捕捉到來自地底的振動訊號。究竟這起地震，和哪一條斷層有關？未來的地震觀測，AI能夠幫上忙嗎？華視新聞雜誌記者陳沿佐、盧松佑，跟著科學家一同前進花蓮，全程記錄，帶您一起揭開斷層的祕密。
氣象署地震測報中心主任吳健富(2024.4.3)說：「7點58分，在花蓮縣政府南南東方25公里的海域，發生一個規模7.2，深度15.5公里的地震。」台灣大學地質科學系教授郭陳澔說：「這次的主震，基本發生在菲律賓海板塊邊界上，一般來講，在板塊邊界的斷層面活動，相對比較大，基本上就控制規模的大小，這個活動也可以說是，為什麼會有這麼大規模地震的發生。」
被稱為透視地震的科學家，中研院地科所研究員馬國鳳，正和研究團隊趕往花蓮，試著揭開斷層的祕密。中研院地科所特聘研究員馬國鳳說：「大家都知道地震是沒有辦法預測的，當然有幾個科學的問題我們想要去探究，首先是有沒有前兆。」
2020年，由地質學家、地球物理以及機械工程等專家，跨領域合作的研究團隊，在花蓮七星潭畔，啟動MiDAS花蓮米崙斷層科學鑽探計畫。穿越斷層，開鑿3口深井，將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，以光纖跨越斷層觀測地震，這項研究創下全球首例。
2022年11月，華視新聞雜誌記錄下MiDAS團隊，成功將觀測儀器安裝就緒的歷史時刻，如今研究人員加快腳步，努力解開科學謎題。位於井B的觀測站，是MiDAS計畫的重要核心，眼前的i DAS光纖地震儀記錄器，成功捕捉到地震當下，光纖每段節點的振動訊號，令科學家們為之振奮。
馬國鳳說：「超激動的，比我剛剛看那個圖還要激動，這太美麗了。我解釋一下，這個時間就是地震那一天，是7點58分可能50幾秒的時候，我們時間是一直記的，顏色開始變深就代表地已經在動了。訊號是從最深700公尺的地方往上走，這是地表，然後看到顏色，這邊有個很紅跟綠的對稱的地方，顏色訊號變得非常非常強烈，那個是斷層帶。所以我剛剛才會覺得好激動喔，我直接就看到斷層帶。」
一段段波型，顯示地震起始時間及歷時變化，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，3條線路連接起來將斷層完整包覆，不放過任何地震訊號。馬國鳳說：「一開始的訊號在這邊，很紅就是訊號完全滿格了，到後面變成固定的值，就是這個區域固定地被拉高了，大概就我剛剛提到的，50公分或是30公分。這是我為什麼這麼激動的原因，這應該是全世界第一個，看到這麼清楚的，斷震帶的訊號差異。」
馬國鳳說：「如果要看一個地震前兆的話，這個觀測站應該是最有機會的，問題是現在如果問我說，我們有沒有看到呢，我還沒辦法回答，因為我要回去資料慢慢去分析。以我個人的研究角度來看這件事情是，只有台灣在靠近斷層帶，又這麼多地震發生情形，我們可以對世界上這方面的科學理解，做最重要的貢獻。」
除了掌握地震脈動，研究人員更努力嘗試透過科學實證，找出大震來臨前可能的蛛絲馬跡。中研院地科所研究副技師林欽仁說：「這是國內第一次的嘗試，把光纖來量溫度跟振動，然後我們把它用在米崙斷層井裡。這個是熱池，溫度大概是50幾度，然後光纖就在這水池裡面，搭配一個傳統的白金溫度計做檢驗。」
林欽仁是中研院地科所研究副技師，具有機械工程背景，研究專長為地震儀器。他將光纖網路每20公分設置1個節點，透過不同深度的溫度變化推算地震能量。林欽仁說：「這邊是貨櫃屋內的溫度，就是我們現在的位置，現在我們所在的這個機櫃的，這個機房的溫度。這個光纖它下到700公尺的米崙井A，會有個溫度梯度，那我們當初規劃的時候也想知道，在斷層錯動的過程中，會產生多熱的溫度，然後這個溫度經過多少時間，會殘留在岩石裡面，光纖提供一個好的機會。」
米崙斷層平均每70年就會錯動一次，是世界上數一數二活躍的斷層之一，中央大學地科系教授郭力維，是實驗岩石物理學的專家，他正透過米崙斷層岩心鑽探結果，分析斷層活動特徵。
中央大學地球科學學系教授郭力維說：「這個是從490公尺上來的岩心，有白白的東西在裡面，那些是碳酸鹽的東西，大顆小顆的產狀，亂七八糟沒有規律，我們都叫這個產狀叫礫岩，米崙的礫岩。但是我們鑽到530公尺之後，這些顆粒變得超級細的，很多地方已經看不出顆粒了。可以看到一些層狀的分布，例如白色黑色白色黑色白色黑色，它在告訴你這些樣品，事實上是經過剪切，斷層作用剪切，讓它有這些排列造成的。」
郭力維說：「如果我們去分析這些石頭，大概可以提供一些資訊是，這個地震如何發生或者是為什麼會發生，這個是我們想要知道的事情。」
4月3日花蓮地震發生後第一時間，東華大學教授顏君毅，隨即在花蓮市區展開調查，試圖尋找斷層破裂跡象。東華大學自然資源與環境學系特聘教授顏君毅說：「這邊是在斷層帶上，這一個沿線包含這個路口，再過去菜市場的路口，在2018的時候都有破裂。本來就是想說這次地震會有破，看是不是米崙斷層破，4月3號的時候騎摩托車經過，其實都沒有看到破裂。」
2018年、2022年及2024年，花蓮連續發生規模6以上強震，人們從一次次災害中學教訓，將斷層帶上的建築結構補強。但是過去災情嚴重的地區，這次地震卻找不到斷層活動痕跡，花蓮是否還有其他孕震構造，未來會造成多大的傷害？是學者想要解開的科學謎題。
顏君毅說：「以往可能有破裂，那它破裂的位置在哪裡，每次破多少，這個我們如果都知道的時候，可以慢慢慢慢去約制說，它每次破可能規模會在哪裡，可能多久會破一次。但是我們不曉得別的斷層，會影響花蓮市區到這個樣子，那這個狀況就很糟糕了，花蓮的安全係數，要重新想過這些事情。」
儀器就定位，測量開始，當地震活動發生，岩盤受擠壓，地表就可能因此產生變形。透過GPS測量，從點線面為斷層活動提供關鍵訊息。顏君毅說：「這個算是相對來講，比較低階的測量儀器，我們把它叫做RTK GPS，它的精密度，座標可以弄出來，最後就可以放在地圖上，跟本來的數字做比較。」
強震後國土測繪中心發現，花蓮地區地表垂直抬升量，最高達到45.1公分，水平位移則是22.2公分，這些變化透露哪些訊息，引發研究人員好奇。顏君毅說：「現在要去花蓮漁港，今年年初日本的大地震，能登半島那邊有整個漁港乾掉，他們那邊抬了一公尺左右。因為想到這件事情，所以就特別去，後來就真的去看以後發現，好像有那個跡象。」
記者陳沿佐說：「0403大地震發生了之後，科學家們隨即在花蓮地區展開科學調查，想要尋找斷層活動的蛛絲馬跡，費盡苦心還是遍尋不著，最後是在花蓮港邊發現了明確證據。」
顏君毅說：「先讓你們看一下，這是花蓮未來30天潮汐預報表，這個是4月19日就今天，滿潮是3點58分，那現在是3點半，3點58分還差20分鐘滿潮，所以現在已經快滿潮了。」顏君毅說：「這些蚵仔它一定活在平均高潮線，不是最大的高潮，平均高潮線以下。那平均高潮線你看它大概就是在這邊，所以理論上之前海水面可能就是在這附近，所以它現在就是離開這個高潮線，差不多就差了30幾公分。」
離開水面的蚵仔上方，甚至出現殘破的陳年蚵殼，生物活動範圍變化也間接證實，過去花蓮地表可能不只一次抬升，地表隆起，直接造成花蓮港最低水位持續下探，影響經常進出港口，行船人的日常作息。花蓮區漁會理事吳世宇說：「最主要就是說它現在抬起來，那個離港站的設計比較淺，最低潮的時候，大一點的有時候就會觸礁了，現在商船好幾個碼頭都不能停了，不敢停了。」
平時遊客絡繹不絕，出海賞鯨的碼頭，上下船的位置已經出現明顯落差。賞鯨船業者呂世明說：「很明顯喔，那天地震完之後，我們到了現場來看這一條，沿著這一條的縫線整個全部是裂開，就感覺現在有點高低落差。」呂世明說：「這邊是賞鯨的登船處，現在地面上隆起，我們都覺得因為隆起之後，這裡很明顯地，位置跟登船的地點就相對地落差。那怎麼證明這整個的隆起，就是看旁邊的涵洞，以前像那種有水淹埋的，就是那些貝殼的地點，現在整個地這樣隆起了之後，都會看到這些貝殼裸露在外頭。現在這個最下面這個階梯，對過去的位置，大概就是已經快到船的2樓了。」
引發這起地震的板塊構造，究竟為何如此神祕？又具有哪些特性？台大地質系教授郭陳澔和國內研究團隊合作，透過AI技術來解密。郭陳澔說：「其實我們做了一件很簡單的事情，就重新再去檢視那些地震波，然後去重新定它的位置，每一個地震可能要用好幾個測站，去定出這個地震。它基本上如果沿著破裂面，會有線形排列，要點連成線，線可以連成面，我知道這個破裂面大概是什麼樣情況。」
2018年，國內科學家透過大數據整合，訓練AI系統深度學習，分析來自中研院及國震中心的地震資訊。這次學者運用0403地震後，超過3千筆餘震資料，成功推估出震源附近的地質構造及特徵。
儘管AI運算結果，還必須經過學術界檢驗，但人工智慧首度正式應用於地震觀測，被視為重要里程碑。郭陳澔說：「我們要先經過人為挑過的數以萬計的P波、S波，告訴機器說這個是P波、S波，然後它可能是在不同地震發生的樣子。當訓練集訓練好之後放在資料庫裡面，下次地震來，它很快就可以知道這是一個地震。」
過去學者在野外布設地震儀蒐集資料，再進行人工分析，至少得花上半年才能得知結果，如今AI一天就能完成所有工作，開創地震研究更多未知可能。
郭陳澔說：「只要資訊夠多，我們可以告訴說這個是正斷層，逆斷層、滑移斷層，然後下一步可以用這些資料，去做震波速度構造，就知道下面長得有點像是，我們在做電腦斷層掃描，到最後搞不好可以做到像4D的監測。當然最後是要能夠減少災害，比如說我們可以知道說，哪個斷層錯動它的規模可能多大，這個對於房子的強震耐震度是直接相關。」
天災地變威脅人命，每次大震，都帶給科學家們持續前進的研究動力。解讀斷層密碼是減少災害的第一步，正視地震潛藏的風險，是全民必須學習的生存課題。
新聞來源：華視新聞
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