地震學概要　申論題歷屆試題與參考架構

參考架構・破題

即時地震觀測網要在地震發生後數秒至數分鐘內提供可靠的震源與震度資訊，寬頻地震儀提供完整頻寬的高品質紀錄，海底地震儀補足海域觀測空白。兩者分別從「訊號品質」與「空間涵蓋」提升臺灣地震觀測能力。

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參考架構・破題

震源機制解（沙灘球）以斷層面與輔助面兩個互相垂直的節面，將震源輻射的 P 波初動分成壓縮與膨脹象限。第二小題再說明走向滑移斷層在沙灘球上的判讀。

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參考架構・破題

彈性介質中 P 波速度 Vp 由體積彈性係數 K、剪切彈性係數 μ 與密度 ρ 決定，S 波速度 Vs 僅由 μ 與 ρ 決定。依此比較兩者，並說明流體性質對 S 波與 P 波的影響。

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參考架構・破題

臺灣震度階級（0～7，5 與 6 各分弱、強）以地動加速度（PGA）為主要分級依據，加速度越大震度越高，兩者大致呈對數關係。

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參考架構・破題

地震波在不同構造界面反射、折射、轉換，走時與振幅攜帶地球內部速度結構資訊，可用來推得地殼厚度、莫氏面深度與上部地函速度。

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參考架構・破題

震源（Hypocenter）是斷層破裂開始的位置，質心（Centroid）是整個破裂過程的時空平均位置，二者在大地震時常有明顯差異。

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參考架構・破題

平面波在兩種不同速度介質的界面上，遵守波前連續的條件，可推得入射角與折射角的正弦比等於兩介質波速比，即司乃耳定律。

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參考架構・破題

地震規模若由地震波的某一特定週期振幅換算，當地震大到一定程度後，規模就不再隨真實地震大小增加而成比例增加，此即飽和現象。

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參考架構・破題

b 值描述地震規模與頻率之間的統計關係，反映大小地震的比例，並與構造應力與介質性質有關。

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參考架構・破題

雷利波與拉芙波都沿地表傳播，能量集中於近地表，隨深度衰減，故稱表面波；其振幅在遠距離觀測站往往大於體波。

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參考架構・破題

同時定位（joint hypocenter determination）或雙差定位（double-difference）的核心概念，是把一群空間上相近的地震放在一起處理，利用相對走時差消除共同的路徑與速度模型誤差，以提高相對位置的精度，使斷層面與震源分布清楚呈現。

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參考架構・破題

題圖為一維 P 波速度構造：速度隨深度線性增加，到某一深度（上方虛線）速度突然下降，形成低速層（low-velocity zone, LVZ），層內再隨深度增加，越過下方虛線後恢復較大速度梯度。本題要畫出「低速層造成的波線彎折」與「走時曲線出現陰影區（shadow zone）與走時延遲」，並用司乃耳定律（Snell's law）與射線參數 p 說明。

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參考架構・破題

本題要畫各震相的波徑略圖，需先理解震相命名規則：大寫字母表示在該段的波型（P 或 S），小寫 p、s 表示自震源上行至地表的部分，c 表示核幔邊界反射，K 表示外核 P 波，I／i 表示內核。

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參考架構・破題

地震波依傳遞路徑分為體波與表面波。體波穿越地球內部，包含P波與S波；表面波沿地表傳遞，包含洛夫波（Love wave）與雷利波（Rayleigh wave）。作答時先逐一說明四種波的振動方式與速度特性，再以表格式或條列方式比較差異。

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參考架構・破題

地震規模衡量地震釋放的能量，是與觀測地點無關的客觀量；震度衡量各地受到的搖晃程度，隨距離與場址條件而異。第（一）小題先給定義並比較，第（二）小題介紹各種規模標度及其適用範圍與限制。

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參考架構・破題

本題要舉出三個百年內的臺灣災害地震，並把每個地震連回其發震構造與斷層錯動型態，說明它在板塊碰撞架構下的成因。選例宜涵蓋不同斷層型態（逆衝、走向滑移），顯示對臺灣構造的整體理解。

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參考架構・破題

臺灣的地震活動由菲律賓海板塊與歐亞板塊的聚合所控制：東北為向北隱沒、南部為向東隱沒、中間為弧陸碰撞。作答應先講板塊架構，再依區域說明地震分布、深度與機制特徵，最後把兩者對應起來。

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參考架構・破題

地震危害潛勢分析（以機率式 PSHA 為主）是估計某地在一定年限內地動超過某值的機率。作答先說明分析流程中的各項因子，再分別講資料、模型與不確定性三方面的困難與挑戰。

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參考架構・破題

地震站記錄的波形可視為震源、傳播路徑、場址與儀器四者的褶積，每一部分都帶有可反演的物理資訊。作答以「波形＝震源 × 路徑 × 場址 × 儀器」為主軸，逐項說明可得到的資訊。

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參考架構・破題

地震預警是在破壞性 S 波與表面波抵達前發出警報，原理建立在「電訊傳遞比地震波快」與「P 波比 S 波快」兩件事上。作答先說明原理與兩類系統，再從學理角度談規模估計、盲區與預估誤差等挑戰。

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參考架構・破題

臺灣地震觀測從日治時期的機械式地震儀，發展到今日的即時數位、強震、寬頻與海纜觀測網。作答先依時間軸敘述發展階段，再挑兩種觀測網說明其儀器特性、提供的資料與學術分析用途。

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參考架構・破題

依地震儀輸出與地動之間的關係，可分為位移型、速度型、加速度型三大類。其差異來自擺錘自然週期與待測地動週期的相對大小及阻尼設計，作答要用擺的運動方程式說明三者成立的條件與特點。

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參考架構・破題

射出角與方位角決定一條地震波射線從震源出發的方向，可把每個測站投影到震源球上；再依 P 波初動極性分隔出兩個節面，即為斷層面解。作答先定義角度，再說明斷層面解的求法與意義。

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參考架構・破題

地震波分為在地球內部傳遞的體波（P、S 波）與沿地表或界面傳遞的表面波（雷利波、洛夫波）。作答以表格或分段方式說明各波的質點運動、速度、介質條件與主要波相。

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參考架構・破題

以地震活動度作預測，是從大地震前的時間、空間、規模分布異常中找前兆。作答先說明地震活動度分析的前提（完整且均質的地震目錄），再列出五種以上方法，每種寫原理、判別指標與限制。

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參考架構・破題

b 值來自古氏—芮氏規模頻率關係，代表大小地震數量的相對比例，是地震統計最基本的參數。作答先寫定義、意義與估計方法，再舉一個具體應用（危害度分析或應力狀態推估）說明。

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參考架構・破題

臺灣主要地震觀測網可依儀器與目的分為即時（短週期）地震觀測網、強震觀測網與寬頻地震觀測網，三者頻寬與動態範圍互補。作答依序介紹每一網的建置單位與儀器特性，再寫它提供的資訊與學術分析用途，最後比較並說明整合應用。

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參考架構・破題

地震紀錄上的四個主要波相為 P 波、S 波兩種體波，以及洛夫波（Love wave）、雷利波（Rayleigh wave）兩種表面波。作答要依「到時順序」逐一說明質點運動方向、傳播介質與路徑、衰減特性，最後給出地殼中的大約速度。

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參考架構・破題

地震儀依輸出與地動的哪一個物理量成正比，分為加速度型、速度型、位移型；差別在於自然頻率與阻尼的設計使其平坦反應落在不同頻帶。答題先講原理，再談臺灣觀測網，最後講以 GNSS（GPS）取代位移量測。

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參考架構・破題

震源機制以斷層面的走向（strike）、傾角（dip）、滑移角（rake）三參數描述。作答先定義三參數與角度慣例，再各給一組參數並畫出下半球投影的機制球，標示壓縮（P）與伸張（T）象限。

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參考架構・破題

P 波是壓縮波，質點沿傳播方向來回振動；它最先到達是因為速度取決於體積與剪力模數兩者，恆大於 S 波與表面波；振幅最小則與震源輻射能量分配、幾何擴散與入射角等因素有關。

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參考架構・破題

雷利波群速頻散反映不同週期波所取樣的深度範圍；大陸地殼厚、海洋地殼薄且上覆水層，因此兩者的頻散曲線形狀與速度值明顯不同，可用來反演地殼厚度與上部地函 S 波速度構造。

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參考架構・破題

臺灣發布地震最常見的是中央氣象署的芮氏地方規模 ML，學術與國際單位則常用地震矩規模 Mw。答題要說明 ML 的定義與計算流程，並比較 Mw 的物理意義與求法，以及各規模的飽和問題。

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參考架構・破題

地震儀方程式描述重物相對位移 u 對地動 q 的反應；ω0 決定儀器量測的是位移、速度或加速度，λ 決定共振峰高低與反應曲線的平坦程度。作答要由頻率域解出振幅反應，再討論兩參數的設計意義。

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參考架構・破題

地震儀是把地動轉換成可記錄訊號的系統，基本組成可分為感測（擺錘系統）、換能、放大與數位化、計時與記錄四部分。答題依訊號流程逐一說明各元件功能。

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參考架構・破題

地震波相以字母標記其在地球內部各層的傳播路徑：P、S 為地函中的路徑，c 為在核幔界面反射，K 為外核中的 P 波，I 為內核中的 P 波，J 為內核中的 S 波，小寫 p、s 為震源上行波。答題先列命名規則，再逐一說明路徑。

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參考架構・破題

臺灣有儀器紀錄以來死亡人數最多的是 1935 年新竹－臺中地震（又稱關刀山地震），其次為 1999 年集集地震。答題依題目四項逐一比較，並以表格呈現。

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參考架構・破題

體波速度由介質的彈性係數與密度決定：P 波牽涉體積與形狀的改變，同時受體積模數與剪力模數控制；S 波只牽涉形狀改變，只受剪力模數控制。作答要寫出兩條公式、逐一定義參數，最後交代 Vp/Vs 約為 1.73。

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參考架構・破題

頻散是指波的傳播速度隨頻率（週期）改變，使原本集中的波列在傳播中被拉開。作答先定義頻散與相速度、群速度的區別，再說明成因，最後指出表面波（Love 波、Rayleigh 波）頻散最明顯。

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參考架構・破題

Wadati-Benioff 帶是沿隱沒板塊向下延伸的傾斜震源帶，是隱沒作用最直接的地震學證據。臺灣位於兩個方向相反的隱沒系統交會處，東北部與南部各有一條，作答依定義、成因、臺灣實例三段完成。

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參考架構・破題

地震波分為穿過地球內部的體波（P 波、S 波）與沿地表傳播的表面波（Rayleigh 波、Love 波）。判斷體積或形狀是否改變，看質點運動屬於壓縮伸張（體積應變）或剪切（剪應變），本題依「分類 → 質點運動 → 應變性質」三步作答。

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