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正斷層與逆斷層
2021/11/28 16:23
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前文受到矚目,有讀者來信希望我多解釋一下正逆斷層的差別,我是師大地科系畢業的合格地科教師,似乎也有義務重操舊業完成此科普教育推廣的工作?

如上圖就可以看得很清楚了!正斷層是肇因於地層受到張裂拉伸的應力,如果不能像麵團一樣變形,就只能這樣斷裂了!逆斷層則是相反,地層受到兩側的壓力,左右寬度必須縮短,被迫斷裂後就會如上圖右一樣移動!事實上所謂正與逆,是以重力方向為標準的,順著重力原則崩落下滑的是「」斷層,違反重力原則,地層反而往高處爬坡的是「」斷層!

先請大家記住一個概念,也可以說是一個信念,就是:所有地質現象都不可能違反物理原理的!地質學近七十年來的主要發展就是:數百年來的傳統地質理論概念持續的被物理學原理所驗證或更正最廣為人知的就是板塊學說了!以前的地質解釋現在大家聽了都會覺得很奇怪的?這場架吵了幾十年之久,我讀大學時就還在吵,最後是牛頓力學大獲全勝

回到主題,正逆兩種斷層錯動時都會因為摩擦產生地震,但是大家可以用熟悉的物理經驗想像一下:正斷層是在「拉鬆」這兩個地層的斷面,所以斷面之間的摩擦力是很小的,滑動時也不容易卡住,隨著重力下滑會很順暢,就跟土石流或山崩的狀況類似!

相反的,逆斷層是外力將這兩個斷層面用力「壓緊」!學過國中物理的靜摩擦力嗎?摩擦面之間壓力越大摩擦力就越大,所以逆斷層要開始錯動產生地震的靜摩擦力門檻是很高的!這就是地震學所謂的「累積應力」了!一旦突破此靜摩擦力開始錯動時,都會像釋放壓縮的彈簧一樣,短時間內釋出大量的累積應力!那種能量的大小就稱之為地震規模了!

正斷層因為是外力在不斷地拉開斷面,所以不會卡住,斷面間的壓力也只有簡單的重力,靜摩擦力不會太大,所以很容易滑動,也就不容易累積應力產生較大規模的地震!這就是正斷層不易發生大地震的物理原因,國中程度就能懂的!地質學再深奧有學問也無法違反這個簡單的力學原理的!

那為何還是有專家會說根據「古地震學」的研究,某些正斷層在「以往」曾發生過好大的地震呢?他們說的「地震規模」當然不是地震儀測量的結果,古時候根本沒有裝地震儀嘛!那他們怎麼知道地震規模多大呢?其實主要是看開挖的斷層面錯動的距離,譬如921地震的逆斷層錯動六七公尺之多,就可以造成那麼大規模的地震,所以當某個正斷層也曾經錯動那麼大時,好像也會產生好大規模的地震齁?

但是以物理學來看,即使正斷層錯動距離跟逆斷層完全一樣,因為摩擦力與累積應力完全不一樣,會出現的地震規模也一定完全不一樣的!據我所知,古地震研究並沒有辦法估計這些應力差異,他們應該也不在意。但那不重要了!科學是講證據的,他們只要在近一百年有紀錄的大地震之中,找到幾個明確是正斷層造成的致災地震,他們的理論就完全可以成立了!直接證據嘛!

據我所知正斷層的真實歷史大地震紀錄是沒有的!我也相信這是物理上不可能的!如果真的有!那就表示我們必須更深入研究,有甚麼沒考慮到的物理因素?讓正斷層也能累積應力了!任何地質現象依舊不可能違反物理原理的!

這樣說明夠清楚了吧?我的教學實習成績是及格的!順便置入性行銷一下,我當年讀地科系之前先讀過兩年物理系,成績還很好的!所以面對地質領域中偶見的,與物理學違和的說法是很敏感的!我都會追根究柢,有時候讓我的地質老師們有點不高興,不好意思了!

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