場址效應是一種影響地震震度的因素 Semblat JF Pecker A 2009 Waves and vibrations in soils earthquakes traffic shocks construction works IUSS Press Pavia Italy 499p 。當震源的地震波傳到地表時，因地表表面的地下介質（地盤）的軟硬程度而影響此地的震度大小。原本離震央越近震度就會越大，但地震波傳至沖積層地表時，因淺層地底下的介質，導致速度降低，引起地震波放大，不僅震幅加大，持續時間也延長。 原因 圖 1 顯示出了地震波在水平地質層的放大效應。綠色層是較堅硬的底盤，灰色是較鬆軟的沖積層，厚度為 h。當振幅為 A_2、入射角為 theta_2 的 S 波抵達兩地層的介面時，會產生振幅 A_2 和反射角為 theta_2 的以及位在地表層振幅 A_1 和折射角為 theta_1 的。 當折射波遇到空氣層時，產生振幅 A_1 反射角為 theta_1 的反射波。而此地震波會在此地層不斷反射與折射，如果此地層較為鬆軟，波速會較慢，折射角會較小，震波會較密集而造成振幅會比 A_2 來的大，此現象稱為場址效應。Bard PY Bouchon M 1985 The two dimensional resonance of sediment filled valleys Bulletin of the Seismological Society of America 75 pp519541 例項 1985 年墨西哥城地震 場址效應的理論在 1985 年墨西哥城大地震中第一次被證實 Singh SK Mena E Castro R 1988 Some aspects of source characteristics of the 19 September 1985 Michoacan earthquake and ground motion amplification in and near Mexico City from strong motion data Bulletin of the Seismological Society of America 78 2 pp451477。此次地震震央在離墨西哥城數百公里的太平洋海岸，卻對墨西哥城造成非常嚴重的損失。 圖2 顯示了離震央不同距離的地震站測得的加速度大小。 坎波斯站：離震央非常近，測得的加速度為 150cms2 Teacalco 站：離震央 200 公里，測得的加速度為 18cms2 墨西哥國立自治大學站：離震央 300 公里，測得的加速度為 35cms2 SCT 站：離震央 400 公里，測得的加速度為 170cms2 由圖可知，地震震度隨著距離增加先減後增，並在地盤為沖積層的墨西哥城達到最大值。 2016 年高雄美濃地震 2016 年的南臺灣大地震，震央雖然在高雄美濃，臺南卻損失最嚴重，因為臺南多沖積平原，泥岩風化成黏土層較為鬆軟，因此搖晃程度大、時間久；震央附近縣市最大震度多有 5 級甚至有 6 級，但因地質較堅硬，故位在震央的高雄旗山只有 174 秒、甲仙 004 秒。而場址效應讓臺南足足搖晃 816 秒，離震央略遠卻比美濃更嚴重。 2016 年熊本地震 在 2016 年熊本地震中，位於 震中附近的益城町因多河川跡地和沖積形成的扇狀地，搖晃的程度增大，導致許多房屋倒塌，人員死傷多集中在河岸等地。 水平分層理論分析 根據圖 1，可以進行以下的理論分析：地震波兩個介質沉積層 i1 與底下底盤 i2 間不斷反射與折射，假設每個地層是均勻的，彈性係數、密度不變，可以匯出兩個地層間的幅頻關係 bar Tomega。 bar Tomegafrac 2A_12A_2frac 1cos k_z_1 hibar chisin k_z_1 h 其中 k_z_1frac omega theta_iV_S_i bar chisqrt frac mu_1rho_1mu_2rho_2frac costheta_1costheta_2 omega ，地震波角頻率， h 地層厚度， theta_i 地層 i 的反射角， rho_i 地層 i 的密度， mu_i 地層 i 的剪下模量， k_z_1 地層 1 波數的垂直分量， V_S_isqrt frac mu_irho_i s 波波速。 圖 3 顯示了不同基岩的幅頻關係 bar T，其中沉積層地震波速為 V_S_1200ms。其中當頻率為 f_0frac V_S_14h 的整數倍時會發生極大值，此頻率為共振頻率。而放大水平則根據速度與 bar chi 的對比： bar T_max2 ， V_S_2800ms 藍色曲線 bar T_maxsimeq 35 ， V_S_22000ms 綠色曲線 bar T_maxsimeq 6 ， V_S_25000ms 黃色曲線 紅色曲線的對比度 bar chigg 1，因此會產生極大的放大倍率。 當沉積層不是水平時分析較為複雜（例如沉積盆地），因為須考慮到邊緣的異質性（例如盆邊緣）。此時須把它簡化成簡單的幾何形狀 SánchezSesma FJ 1983 Diffraction of elastic waves by threedimensional surface irregularities Bulletin of the Seismological Society of America 73 6 pp16211636 進行研究或利用數值模擬 Semblat JF Kham M Parara E Bard PY Pitilakis K Makra K Raptakis D 2005 Site effects basin geometry vs soil layering Soil Dynamics and Earthquake Engineering 25 710 pp529538。 盆地的場址效應 在盆地的地形下，因場址效應，盆地邊緣會產生表面波，地震的震度會較大，並因幾何形狀的因素，增加幅度比水平時大 5 至 10 倍。此現象稱為「盆地效應」。 1980 年代，科學家成功地完成場址效應在峽谷與半圓形盆地的理論分析。而根據最新的研究，已經完成橢圓形盆地的數值模擬分析 Chaillat S Bonnet M Semblat JF 2009 A new fast multidomain BEM to model seismic wave propagation and amplification in 3D geological structures Geophysical Journal International 177 2 pp509531。 圖4 顯示了委內瑞拉首都卡拉卡斯的盆地效應 Duval AM Méneroud JP Vidal S Bard PY 1998 Relation between curves obtained from microtremor and site effects observed after Caracas 1967 earthquake 11th European Conference on Earthquake Engineering Paris FrancePapageorgiou AS Kim J 1991 Study of the propagation and amplification of seismic waves in Caracas Valley with reference to the 29 July 1967 earthquake SH waves Bulletin of the Seismological Society of America 81 6 pp22142233。利用求出在指定頻率 f_0 下，s 波的平面波 SH 波 的放大倍數 A_0Semblat JF Duval AM Dangla P 2002 Seismic site effects in a deep alluvial basin numerical analysis by the Boundary Element Method Computers and Geotechnics 29 7 pp573585。 最上層的圖：f_003Hz A_0253 中間的圖：f_004Hz A_0883 最底層的圖：f_006Hz A_0711 參見 1986 年花蓮地震 921 大地震 331 大地震 參考資料 Category 地震學