電子報
第103期的電子報分享了農村水保署在評斷坡地災害風險時所考量的地質條件，分別為：坡度、地質構造距離、順向坡地形，及岩性因子等四項，除了上述的地質條件外，地震其實也是導致臺灣地質脆弱的一環。不過目前科學界仍無法預測地震何時會發生，所以在討論地震和邊坡穩定的關聯時，會著重於地震發生後山坡地受影響的狀況，而非在地震前評估其可能帶來的災害風險。
上個月的3號上午（2024年4月3日），花蓮外海發生規模7.2的強震，在主震發生的當下，山坡地受到劇烈的搖晃，導致許多邊坡崩塌破壞，花蓮秀林鄉及中橫沿線的山區頓時塵土飛揚（圖1）。根據中央氣象署的統計，截至2024年的四月底以前，已發生逾千起有感餘震（中央氣象署，2024），山坡地邊坡的穩定性將持續受到影響，加上即將到來的梅雨期與颱風季，臺灣需面對更險峻的坡地災害挑戰。在本期電子報中，將說明地震與山崩之間的關聯，讓更多人了解背後的科學理論。
相信大家都能想像地震時的搖晃會使岩層變得更為破碎，導致坡地變得更加不穩定，更容易發生邊坡破壞。其實所謂的邊坡穩定，是指摩擦力大於下滑力的狀態，此時邊坡不會沿著斷裂面產生滑動（圖2）。反之，若下滑力大於摩擦力，則邊坡將沿著斷裂面滑動，即為山崩（或是地滑）。
地震發生的當下，首先會提供地震力，當地震造成垂直方向上的晃動時，地面上的物體和地面的接觸力道瞬間改變，將增加物體下墜的機會；而地震時造成的水平方向搖晃，也會增加圖2中的下滑分力。其次，當晃動破壞地質材料的結構時，水體將更容易進入岩體的裂隙中（Lin et al., 2003），會導致材料間的孔隙水壓上升，使摩擦力下降，邊坡有更高的機率發生滑動（詳見圖3說明）。
現在科學界對於地震誘發山崩的研究，通常會針對下列幾點進行討論：（1）地震規模大小與山崩數量的關聯、（2）地震後山崩易發生的位置、（3）地震對邊坡穩定性的影響與其持續的時間，以下將依序介紹目前科學界的研究成果：
一般而言，地震規模越大，可以引發的山崩越多。不過地震規模和其對應到的能量是指數關係，地震規模差1，釋放的能量會差32倍，所以地震規模和其對應的山崩數量，並非線性的關係。Malamud et al.（2004）利用1929至1999年全球較大的地震事件統計資料，繪製出地震規模與山崩事件的數量關係（圖4），可以發現規模大於6的地震，有能力引發百起以上的山崩。
地震後的山崩分布可以細分成三個面向的討論，首先是地震後受到山崩影響的範圍；其次為山崩密度（單位面積的山崩數）在空間上分布的變化；最後是山崩發生的位置與坡度的關係。
Keefer（1984）研究全球40起地震山崩事件，發現規模4.0以下的地震無法引起山崩，而隨著地震規模越大，受到山崩影響的面積也隨之增加（圖5）。此外，Keefer（2000）進一步分析1989年發生在美國加州規模6.9的Loma Prieta地震，發現震後的山崩密度與距離震央的遠近程度有顯著的負相關，越遠離震央，其誘發的山崩密度越低（圖6）。
至於地震和山崩發生坡度的關係，許多研究均指出，地震引起的山崩相較於降雨引起的山崩，其發生位置的坡度通常較陡（如：Lin et al., 2003；張子瑩與徐美玲，2004；Huang et al., 2017）。在陳青毅與莊昀叡（2021）的文獻回顧中提到，地震誘發的山崩往往發生在陡坡或是接近稜線的位置上，而這個現象與地形效應有關。由於地震波在邊坡有放大的效應（Geli et al., 1988），會造成陡坡處有較劇烈的晃動，使其更容易發生崩塌。若以1999年的集集地震誘發的山崩為例，大多的山崩發生在坡度40至50度之間，和一般降雨誘發的山崩分布有明顯的不同（Lin et al., 2003，圖7）。
在921地震後，Dadson et al.（2004）計算濁水溪的懸浮沉積物濃度，發現其與背景值（1986-1999的平均值）有顯著的差異，代表地震後有許多崩塌的料源進入河道（圖8）。此外，Lin et al.（2003）發現在集集地震後，啟動土石流的雨量，僅需地震前的三分之一，種種的證據都證實了地震確實對邊坡穩定造成影響。
根據日本關東大地震（規模大於7）的經驗（圖9），因為地震導致山區的邊坡鬆動，所以在地震後會有10至20年左右的不安定期，造成此時間區段內的土砂災害發生的潛勢高。而此效應會持續40、50年之久，震後的邊坡穩定性需要數十年以上的時間才能恢復成地震前的狀態（陳宏宇，2014）。
近年來臺灣發生了許多規模超過6的地震，像是上個月發生的0403花蓮地震、2022年9月的池上地震、2018年2月的花蓮地震。頻繁的地震降低了坡地災害發生的門檻值，加上臺灣的陡峭地勢本身就不利於邊坡的穩定，這些地震事件將提高近年坡地災害的發生潛勢。且依據前人的研究，具相當規模的地震所帶來的效應可持續數年之久，因此我們要特別注意汛期來臨後的山區狀況，非必要時盡量避免進入山區活動，以降低坡地災害帶來的威脅。
1. Yahoo新聞：0403花蓮地震飛機視角
2. 國家地震工程研究中心－山崩
3. 國家地震工程研究中心－震度分級
4. 中央氣象署地震測報中心－地震百問
1. Dadson, S. J., Hovius, N., Chen, H., Dade, W. B., Lin, J. C., Hsu, M. L., Lin, C. W., Horng, M. J., Chen, T. C., Milliman, J., and Stark, C. P. (2004). Earthquake-triggered increase in sediment delivery from an active mountain belt. Geology, 32(8), 733-736.
2. Geli, L., Bard, P. Y., and Jullien, B. (1988). The effect of topography on earthquake ground motion: a review and new results. Bulletin of Seismological Society of America, 78(1), 42-63.
3. Huang, J.-C., Milliman, J. D., Lee, T.-Y., Chen, Y.-C., Lee, J.-F., Liu, C.-C., Lin, J.-C., and Kao, S.-J. (2017). Terrain attributes of earthquake- and rainstorm-induced landslides in orogenic mountain Belt, Taiwan. Earth Surface Processes and Landforms, 42, 1549-1559.
4. Keefer, D. K. (1984). Landslides caused by earthquakes. Geological Society of America Bulletin, 95, 406-421.
5. Keefer, D. K. (2000). Statistical analysis of an earthquake-induced landslide distribution－the 1989 Loma Prieta, California event. Engineering Geology, 58, 231-249.
6. Lin, C. W., Shieh, C. L., Yuan, B. D., Shieh, Y. C., Liu, S. H., and Lee, S. Y. (2003). Impact of Chi-Chi earthquake on the occurrence of landslides and debris flows: example from the Chenyulan River watershed, Nantou, Taiwan. Engineering Geology, 71, 49-61.
7. Malamud, B. D., Turcotte, D. L., Guzzetti, F., and Reichenbach, P. (2004). Landslide inventories and their statistical properties. Earth Surface Processes and Landforms, 29, 687–711.
8. 中央氣象署（2024）。有關0403花蓮地震序列餘震說明。資料連結：https://www.cwa.gov.tw/Data/service/news/Upload/CH/NewsHot_20240424142214.pdf
9. 張子瑩、徐美玲（2004）。暴雨與地震觸發崩塌發生區位之比較－以陳有蘭溪流域為例。地理學報，第35期，第1-16頁。
10. 陳宏宇（2014）。防災工作與土地利用。103年中國礦冶工程學會年會，國家災害防救科技中心投影片，共47頁。資料連結：https://www.cimme.org.tw/images/Publications/3-seminar/103/103-seminar-1.pdf
11. 陳毅青、莊昀叡（2021）。地震誘發山崩的分布特徵與其用於辨識震源斷層。科技部補助專題研究計畫報告，共43頁。
