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台灣大地動力學國際合作計畫(TAIGER)及跨越台灣海峽震測實驗(ATSEE)揭露台灣地下地殼形貌

台灣的地殼構造是關係台灣地殼變動基本的資料,舉凡地震發生、斷層活動、山崩地變、甚或核電場址安全評估等,均與地殼變動有關。台灣因為造山運動使得地下構造相當複雜,地殼厚度變化很大,因此一直無法確知各地的正確地殼厚度。一般大陸地殼厚度35公里,海洋地殼厚度8公里,但在巨大造山帶如喜馬拉雅山,地殼最深可厚達80公里,因此,地殼厚度不僅反映山的高度,亦隱藏重要的造山運動的信息。台灣位處歐亞板塊與菲律賓海板塊的碰撞帶,在面積不大的島嶼上,竟有高達四千公尺的高山?此高山底下是否有山根?山根的形態為何?與台灣地各地地殼變動的關係為何?這些都是台灣構造運動極為重要的課題。 國科會經費支持的TAIGER計畫(Taiwan Geodynamic Researches)及其後續的ATSEE計畫(Across Taiwan Strait Explosion Experiment)的目的即是探討台灣地殼構造及其造山過程。TAIGER計畫為台美合作計畫,研究項目包括:天然地震、陸上海上震測、大地電磁深構造探測、地體動力模型模擬、及岩石物理分析,其中最主要的為利用數萬個天然地震及十幾個千公斤級的人工爆炸震源,密集觀測及收集其所產生的震波傳經地下的訊息,來推測地殼構造。從2006年開始,經過一連串的觀測實驗,收集到有史以來,台灣最豐富密集的一批資料,使台灣地殼研究迅速提升。 TAIGER計畫重要研究結果為測繪出台灣整體地下深度100公里以上的精細三維速度構造,刻劃出重要的地殼構造變化。地殼厚薄為顯示板塊有無受到造山作用劇烈擠壓的證據,研究發現中央山脈底下有山根,地殼厚度最高達45公里,此為到目前為止,台灣最精確的地殼厚度資料,中央山脈的岩石曾受到20%以上的非均向性壓縮變形。西部平原地殼厚度減為35公里,淺部有厚達3公里的沈積層。東部外海則屬海洋地殼為10公里厚。在南台灣地殼底下有明顯的古板塊向東隱沒殘留的痕跡。桃園以北的北台灣地殼厚度縮減為30公里,且無山根,代表穩定的地殼,此區域已完成主要的造山過程,包括台北及北海岸區域(三個核電廠所在),地殼變動程度為全台灣最低者。另外,亦發現某些山區地殼淺部有一些低速帶,可能與地熱活動有關。TAIGER計畫獲得近代最精細的台灣地下三維構造,對地震定位預警、災害模擬等防災應用,亦有極大助益。 ATSEE計畫在2010年接續TAIGER計畫,係為兩岸科研合作計畫,主要利用大陸福建引爆的數千公斤爆炸震源,經由直接從地殼底部上來的震波信號來確定台灣海峽及台灣島的地殼構造。由於深入到地殼底部莫荷面的震波,需要在150公里以外才能被清楚觀測到,而台灣島東西橫寬不超過120公里,看不清楚此震波,因此需要福建來的震波信號,才有足夠的距離準確看出台灣島底下的莫荷面。這就好像人的眼睛看不到自己的下巴,需依靠鏡子才看得到的道理一樣。ATSEE計畫進一步確定TAIGER計畫的成果,發現台灣海峽地殼厚度僅為25公里,代表上部地函抬升,此與澎湖的形成有關。另外,更確定台灣中央山脈底下確實有山根,且山根已因板塊擠壓,往西偏移了15公里。ATSEE計畫也協助探測福建濱海斷裂帶,該地震帶在1604年曾發生規模8.0的泉州大地震。 台灣為何有地震?孕震構造為何?台灣如何造山?台灣如何在大陸邊緣造山?這些都與台灣的板塊運動息息相關關。TAIGER計畫及其後續的ATSEE計畫是台灣板塊運動研究重要的計畫,深入探討台灣地殼及其造山過程,揭露台灣精細的地體構造及其岩石物理特性,是近半世紀來,台灣地下構造研究最重大的科研成就之一。
更新日期 : 2015/05/22