利用歷史地震資料探討1935年及1941年主餘震序列.docVIP

利用歷史地震資料探討1935年及1941年主餘震序列 賴雅娟1 黃柏壽2 顏宏元1,2 陳國誠2 國立中央大學地球物理所 中央研究院地球科學所 前言 1935年新竹-台中地震芮氏規模(ML) 7.1，發生在大安溪中游，，該地震地表錯動分成兩部分，一為南方的屯子腳斷層，一為震央北方的獅潭斷層，地表錯動嚴重，造成台灣地區嚴重的地震災害。1941年中埔地震芮氏規模(ML) 7.1，發生在嘉義地區，伴隨大規模的山崩。這兩個歷史地震，都造成相當嚴重的災情，且在地體構造上具重要意義，但由於早期地震儀器缺乏，地震資料有限，對於歷史災害地震的瞭解、研究非常有限，我們希望藉由現今較佳的研究方法、完備的地震資料及豐富的地震知識重新、瞭解並檢驗重大災害歷史地震。 方法 由於早期地震資料時間系統不一致，無法直接使用P波到時計算震源位置，本文僅利用台灣總督廳(1936,1942)所記錄的S-P波時間差，計算震源位置。本篇文章利用格點搜尋方式計算震源可能位置，方法為將可能的震源區域，劃分成無數的小格點，計算每一格點至各測站的理論S-P波時間差，再與觀測值比較，計算兩者的平均殘差值。當計算的格點愈接近震源位置時，理論S-P波時間差與觀測值的殘差值會愈小，平均殘差最小值所在格點，即為最可能的震源位置。本研究水平計算範圍為東經119~123度，北緯21~25度，格點間距為0.01度。深度計算範圍為地表至30公里，格點間距1公里。 結果與討論 分析歷史地震主餘震系列，為降低速度構造的不確定性，首先利用1999年震央位置與歷史地震非常接近的數個地震資料，作為參考地震。將這些參考地震的S-P time，代入不同的速度構造計算震源位置，測試最符合該地區資料的地層速度構造。由於參考地震的資料非常完整，氣象局所求震源位置已受良好控制，所以不同速度模型的震源位置與氣象局震源位置的差異，雖然會受計算方法的影響，但大部分來自不適當的速度構造。當使用的地層構造愈適當時，重新計算的震源位置與氣象局原始震源位置差異會愈小。再利用各測站理論與觀測S-P波時間差的平均走時殘差作為各測站的走時修正。 1935年新竹-台中地震，台灣總督廳由S-P time等線圖推求震源位置為東經 120度49分北緯24度21分。該地震由12個參考地震（0.2度，深度0-10公里， ML 4-5）所得最佳速度模型為ModelⅠ（表一a）S-P time計算震源位置。主震位置為北緯24度31分，東經 120度75分，位總督廳所定位置西北，比對震度分佈情形總督廳所定位置較為符合。利用理論到時與觀測值比較（圖一），1935年主震到時資料有明顯的誤差，可能原因為主震起始點破裂時，P波到時雖被紀錄，但S波到時易被其他較大的破裂波形影響不易觀察，而誤將較大破裂造成的S波當成起始破裂的到時，誤差可達數秒，因此在本文中1935年新竹地震主震位置不予採用。該地震餘震序列從4月日延續至七月下旬，可計算餘震（S-P time 資料三個以上）40個，分佈情形如圖二。 1941年中埔地震，台灣總督廳紀錄震央位置為東經120度30分北緯23度25分，深度10公里。利用1999年與該地震震源位置非常接近（0.2度，深度5-17公里， ML 4-5）的9個參考地震，求得符合的速度構造Model Ⅱ（表一b）S-P time推求為震央位置為東經120度30分北緯23度13.8分，震源深度15公里。可計算餘震共47個餘震分佈在主震附近，但多集中在主震東側（圖三）。 參考文獻 台北觀測所，1936，新竹-台中烈震報告，160頁。 台灣總督府氣象廳，1942，嘉義地方烈震報告，227頁。 Huang, B. S., T. L. Teng, C. C. Liu and T. C. Shin, Excitation of Short-Period Surface Wave in Taiwan by the Hyogo-ken Nanbu Earthquake of January 17, 1995, J. Phys. Earth, 44, 419-427, 1996. Yeh, Y. H. and Y. B. Tsai, Crustal structure of central Taiwan from inversion of P-wave arrival times, Bull. Inst. Earth, Academia Sinica, 1, 83-102, 1981. 圖一、1935年新竹-台中地震震央位置。利用S-P time所得震央位置（星號）位於台灣總督廳推求位置（方塊）西北方。圖中三角形代表主震的測站分佈，右側上、下數字分別代表S-P time觀測值及利用總督廳震央位置計算的理論值。 (a) ModelⅠ