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研究生： 李偉頌
Wei-Sung Lee
論文名稱： 1999年集集地震序列強地動峰值隨方位角變動及以偏極化分析輔助地震定位方法之研究
指導教授： 蔡義本
Yi-Ben Tsai
口試委員:
學位類別： 碩士
Master
系所名稱： 地球科學學院 - 地球物理研究所
Graduate Institue of Geophysics
畢業學年度： 89
語文別： 中文
論文頁數： 239
中文關鍵詞： 偏極化 、加速度峰值 、速度峰值 、集集大地震
外文關鍵詞： Polarization, PGA, PGV, Chi-Chi earthquake
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    • 1999年9月21日在台灣中部地區發生規模ML 7.3的集集大地震，震源深度為八公里，是近百年來台灣最大的地震，也是台灣自由場強震網設立以來，記錄到最大的地震。
    本研究主要採用中央氣象局自由場強震站記錄，針對集集大地震和其三個主要餘震以及1022嘉義地震的強震資料加以分析，內容包含兩個主題：第一個主題是將集集大地震主震和其餘震在各測站的強地動峰值依照震央距離分成九組，再依照各測站峰值對數值與該組幾何平均數對數值的差值，將測站峰值分為七類，利用地震之輻射圖形和測站場址分類，探討影響集集地震序列各類峰值分布的主要原因。第二個主題主要是以1022嘉義地震為例，利用地震波的偏極化分析，找出波的來向並取其交集區域為震央，來探討利用地震P波的偏極性在測站分布較少的地區用來輔助地震定位的可行性。
    本研究結果獲得下列幾點結論：
    1.集集主震各類測站峰值主要受到斷層破裂過程的影響，各組峰值較幾何平均數大的測站，分布的方位角主要包含桃園、新竹、苗栗、台北和宜蘭地區。與場址分類比較的結果顯示台北和宜蘭地區峰值較高的測站多在測站場址分類的E類場址上。而桃園、新竹、苗栗地區峰值分布則無法用場址分類得到合理的解釋，它們應是受到車籠埔斷層破裂、或另一個獨立地震的影響，震源效應大於場址效應的結果。
    2.集集地震的餘震(EQ2、EQ3、EQ4)，各組峰值較幾何平均數大的測站所分布的方位角主要包含台灣西部、西南部濱海平原和台北、宜蘭地區，此區域在場址分類上大都是E類場址，可見較大峰值的分布是受到場址效應的影響。
    3.從集集地震的餘震各類場址與峰值的測站數統計資料如表4.3，可以明顯看出E類場址上的測站峰值都是比較大的，其次為D類場址，而B類場址則大多反應出峰值較小的測站。
    4.以1022嘉義地震為例，利用P波偏極化分析法來輔助地震定位，呈現出在訊號不良的情況下，會造成偏極化分析的結果不佳，造成輔助定位的不準。但是在訊號良好的情況下，偏極化分析可以有很好的定位結果，可以定出合理的震央位置。

    頁次 論文提要………………………………………………………………..i 目錄……………………………………………………………………..ii 表目……………………………………………………………………..v 圖目……………………………………………………………………..vi 第一章 緒論…………………………………………………………..1 1.1研究動機與目的..……………………………………………..1 1.2文獻回顧..……………………………………………………..2 1.3本文內容..……………………………………………………..3 第二章 研究區域背景及資料來源 …………………………………5 2.1 研究區域及背景資料………………………………………….5 2.1.1 地體構造………………………………………………..5 2.1.2 集集大地震序列分布及特性…………………………..5 2.1.3 台灣主要地質概況……………………………………..8 2.2 強震資料來源與資料處理……………………………………11 2.2.1 強震資料來源………………………………………….11 2.2.2 強震資料處理方法…………………………………….14 2.3 測站地盤分類………………………………………………....14 第三章 研究原理與方法……………………………………………..19 3.1 強地動峰值隨方位角和距離之關係…………..……………...19 3.1.1 強地動峰值隨方位角和距離關係之研究原理與方法.19 3.1.2 資料處理流程……………………………………………20 3.2地震波偏極化分析……………………………………………22 3.2.1 地震波偏極化分析的理論…………………………….22 3.2.2 地震波偏極化分析的方法 …………………………...23 3.2.3 資料處理流程..………………………………………...24 第四章 研究結果及分析討論…………………………………….….26 4.1 強地動峰值與震源及方位角的關係………………………….26 4.1.1 集集大地震與餘震依加速度及速度峰值分類各測站分布情形…………………………………………………26 4.1.2 集集大地震與餘震各類峰值測站分布與震波輻射圖形的比較…………………………………………………40 4.1.3 震央距離悍強地動峰值對數值的關係………………60 4.1.4 各類峰值測站與場址分類的比較……………………77 4.2 以偏極化分析輔助地震定位..……………………………...…87 4.2.1 偏極化分析在脈波入射時的特性……………………87 4.2.1.1 單脈波測試…………………………….…87 4.2.1.2 重疊脈波測試………………………….…87 4.2.1.3 時間視窗測試………………………….…91 4.2.1.4 測試結果……………………………….…91 4.2.2 嘉義地震偏極化分析輔助地震定位………………94 4.2.2.1 震央附近測站偏極化分析輔助定位的結果…………………………………………..94 4.2.2.2 遠離震央測站偏極化分析輔助地震定位結果…………………………………………..97 4.2.2.3 1022嘉義地震偏極化分析輔助地震定位結果…………………………………………101 4.2.2.4 偏極化分析輔助定位的討論…………….108 第五章 結論 ………………………………………………………..109 參考文獻………………………………………………………………111 附錄A 附錄B 表目 頁次 表2.1 中央氣象局各種強震儀不同分量的方位與極性比較………13 表2.2 本研究所採用的地震參數……………………………………16 表2.3 集集主震與餘震重新定位的震源參數………………………16 表2.4 本研究所使用場址地盤分類標準……………………………17 表3.1 本研究的測站分類型態………………………………………20 表4.1 集集大地震主震和一些較大餘震的震源參數………………41 表4.2 集集主震與各餘震測站峰值較大的方位角範圍……………70 表4.3 各類場址與峰值的測站數統計………………………………84 表4.4 距震央較近測站的P波極性結果……………………………98 表4.5 距震央較遠測站的P波極性結果…………………………...105 圖目 頁次 圖2.1 台灣板塊構造立體示意圖…………………………………..6 圖2.2 台灣地區活斷層分布圖……………………………………..7 圖2.3 集集大地震主震及餘震的震源機制………………………..9 圖2.4 台灣主要地質區…………………………………………….10 圖2.5 台灣地區強震站分布圖…………………………………….12 圖2.6 集集大地震餘震分布圖…………………………………….15 圖2.7 中央氣象局自由場強震站場址分類圖…………………….18 圖3.1 資料處理流程……………………………………………….21 圖3.2 偏極化分析流程圖………………………………………….25 圖4.1 集集大地震加速度峰值與各類測站分布圖……………….27 圖4.2 集集大地震破裂過程……………………………………….28 圖4.3 集集大地震速度峰值與各類測站分布圖………………….30 圖4.4 EQ2加速度峰值與各這測站分布圖……………………….31 圖4.5 EQ2速度峰值與各這測站分布圖………………………….32 圖4.6 EQ3加速度峰值與各這測站分布圖……………………….33 圖4.7 EQ3速度峰值與各這測站分布圖………………………….35 圖4.8 EQ4加速度峰值與各這測站分布圖……………………….36 圖4.9 EQ4速度峰值與各這測站分布圖………..………………...37 圖4.10 1022地震加速度峰值與各這測站分布圖…..……………..38 圖4.11 1022地震速度峰值與各這測站分布圖……..……………..39 圖4.12 集集大地震（total）的P、SH、SV波輻射圖形……...…42 圖4.13 集集大地震（S4）的P、SH、SV波輻射圖形…………..43 圖4.14 集集大地震加速度垂直分量峰值分類各測站方位角 之分布……………………………………………………....44 圖4.15 集集大地震加速度水平分量峰值分類各測站方位角 之分布………………………………………………………45 圖4.16 集集大地震速度垂直分量峰值分類各測站方位角之 分布…………………………………………………………46 圖4.17 集集大地震速度水平分量峰值分類各測站方位角之 分布…………………………………………………………47 圖4.18 EQ2的P、SH、SV波輻射圖形和震源機制……………….49 圖4.19a EQ2加速度垂直分量峰值分類各測站方位角之分布…….50 圖4.19b EQ2加速度水平分量峰值分類各測站方位角之分布…….51 圖4.19c EQ2速度垂直分量峰值分類各測站方位角之分布……….52 圖4.19d EQ2速度水平分量峰值分類各測站方位角之分布………53 圖4.20 EQ3的P、SH、SV波輻射圖形和震源機制……………..54 圖4.21a EQ3加速度垂直分量峰值分類各測站方位角之分布…….55 圖4.21b EQ3加速度水平分量峰值分類各測站方位角之分布…….56 圖4.21c EQ3速度垂直分量峰值分類各測站方位角之分布……….57 圖4.21d EQ3速度水平分量峰值分類各測站方位角之分布……….58 圖4.22 EQ4的P、SH、SV波輻射圖形和震源機制……….…….60 圖4.23a EQ4加速度垂直分量峰值分類各測站方位角之分布….…61 圖4.23b EQ4加速度水平分量峰值分類各測站方位角之分布…….62 圖4.23c EQ4速度垂直分量峰值分類各測站方位角之分布…….…63 圖4.23d EQ4速度水平分量峰值分類各測站方位角之分布….……64 圖4.24 EQ5的P、SH、SV波輻射圖形和震源機制……………...65 圖4.25a EQ5加速度垂直分量峰值分類各測站方位角之分布…….66 圖4.25b EQ5加速度水平分量峰值分類各測站方位角之分布….…67 圖4.25c EQ5速度垂直分量峰值分類各測站方位角之分布……….68 圖4.25d EQ5速度水平分量峰值分類各測站方位角之分布……….69 圖4.26 集集主震震央距離和各測站極值的對數圖……………….71 圖4.27 EQ2震央距離和各測站極值的對數圖…………………….73 圖4.28 EQ3震央距離和各測站極值的對數圖…………………….74 圖4.29 EQ4震央距離和各測站極值的對數圖…………………….75 圖4.30 兩深度不同的震源到兩測站的情形……………………….76 圖4.31 921集集大地震速度水平分量各類測站與場址比較……..78 圖4.32 EQ2速度水平分量各類測站與場址……………………….79 圖4.33 EQ3速度水平分量各類測站與場址……………………….80 圖4.34 EQ4速度水平分量各類測站與場址……………………….82 圖4.35 EQ5速度水平分量各類測站與場址……………………….83 圖4.36 集集大地震與餘震峰值較大測站集中區與測站場址 分布圖………………………………………………………85 圖4.37 方位角90度，入射角45度的脈波偏極化分析的結果….88 圖4.38 方位角25度，入射角45度的脈波偏極化分析的結果….89 圖4.39 方位角25度，入射角45度和方位角90度、入射角45度合成脈波偏極化的結果（時間視窗0.5秒）……………..90 圖4.40 合成脈波之方位角………………………………………….92 圖4.41 方位角25度，入射角45度和方位角90度、入射角45度合成脈波偏極化的結果（時間視窗1.5秒）……………..93 圖4.42 嘉義地區強震站的分布圖………………………………….95 圖4.43 CHY054測站偏極化分析的結果…………………………..96 圖4.44 1022地震近震央測站偏極化分析輔助定位結果………....99 圖4.45 TAP032測站偏極化分析的結果………………………….100 圖4.46 TCU064測站偏極化分析的結果…………………………102 圖4.47 KAU009測站偏極化分析的結果………………………...103 圖4.48 HWA038測站偏極化分析的結果…………………..…….104 圖4.49 嘉義地震距離震央較遠測站偏極化分析的結果………...106 圖4.50 1022地震偏極化分析輔助地震定位結果………………..107

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