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百年震盪──斷層下的台灣啟示錄

從車籠埔到米崙,台灣世界級地震科研的「天龍特攻隊」

「米崙斷層鑽井研究計畫」是目前國內正進行的重量級研究案,集結眾多地球科學專家參與,盼解開更多地震之謎(圖中著紅衣者為此計畫主持人、台灣地震科學中心首席科學家馬國鳳)。(攝影/林彥廷)
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2021年12月30日,跨年前一夜,米崙斷層鑽井研究計畫(Milun fault Drilling and All-inclusive Sensing Project, MiDAS)進入最重要的埋設地底光纖的工程。團隊跨領域的核心成員幾乎到齊,臉上既緊張又興奮的神色,像是傾注家當壓在大樂透等開獎一般。「有訊號了!」隔天第一筆測試光纖訊號傳來,證實光纖暢通。而3天後,東部海域發生芮氏規模6.0地震,光纖準確收到第一筆大地震訊號,象徵台灣地震科學翻開新頁。

「米崙團隊」結集國內、外逾40名跨界專家,由地心到氣體、從科學到工程、由電波到岩層⋯⋯,如同一個跨界大會師的「天龍特攻隊」。

極具開創性的MiDAS計畫,耗資超過新台幣3,000萬元,是全世界第一個直接以光纖通過斷層帶的科研計畫,不只要為米崙斷層「把脈」,還可望揭開地震與地質的神祕面紗。這項計畫快速進行到位,根源於2004年台灣首次讓世界驚豔的車籠埔斷層深井鑽探計畫,由學界到民間工程單位的經驗累積與傳承,18年,台灣地震研究和深鑽探測,從菜鳥練成大聯盟,再一次啟動重量級地震研究。

《報導者》介紹4位核心成員,帶你看不同領域的知識與絕活,如何碰撞出科學火花,而他們的技能「鑽天盾地」,運用範疇上至天文下至地理,打開研究與產業的多元路徑。

深鑽第一人林伯修:逐井而居,創台灣鑽井國際奇蹟

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車籠埔、米崙、台灣、地震、科研、天龍特攻隊、鑽井、林伯修
(攝影/林彥廷)

年齡:54歲 學歷:桃園新興工商電子科 專長:深鑽工程 資歷:車籠埔鑽井、清水地熱、台電CCUS(碳捕集、再利用與封存)

「林老闆來壓陣了,我就安心了!」米崙計畫領頭羊、台灣地震科學中心首席科學家馬國鳳看見林伯修興奮地說:

「沒有林老闆,這個(工程)沒辦法進行。」

米崙地底光纖井A工程下光纖那日午後,主要團隊核心成員齊聚見證這歷史一刻。與研究機構成員「文場」的學術特質相異,林伯修帶著一股「武場」的霸氣現身。他的任務是監工,檢視施作吊掛保護光纖套管的節奏程序──一根150公斤的套管,放得太快,容易發生意外;放得太慢,滲入水氣也會影響光纖收訊。見自己領軍的施作同仁不急不徐一管接一管順暢置放,他心裡篤實,也掩不住激動起來對馬國鳳說:「老師,我看這次也可以再拼出《科學》(Science)或《自然》(Nature)期刊啦!」

林伯修的豐宇綠能公司,是台灣少數科學工程公司。他頭上戴的工程帽上沒印自己公司名字,倒是寫著「TCDP」(Taiwan Chelungpu-fault Drilling Project)、「車籠埔斷層2000m深鑽計畫」字樣,像是一個光榮戰士的徽章,閃閃發亮。

TCDP,亦即2004年啟動的車籠埔斷層深井鑽探計畫,是林伯修人生最嚴峻的挑戰,把自己和公司都對賭下去。從籌備階段開始,整整3年,他搬到位在台中大坑的車籠埔井區的貨櫃屋,買電腦、學程式、改鑽具,一敗再敗;看著身旁出入的成員一天一天減少,不過最終比煽情的勵志劇本更煽情──9局下半擊出再見全壘打,不只成功取出斷層岩芯,第一罐岩芯構造完整,至今提到他仍驕傲形容:「一支滿貫炮!」岩層構造從地震開始到結束都看見了。

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地震、科研、天龍特攻隊、鑽井、林伯修
豐宇綠能公司老闆林伯修帶領的團隊,是台灣地震研究的幕後功臣之一。當年為了完成使命,林伯修搬到台中大坑3年,下苦功鑽研相關知識,最後成功克服萬難取出關鍵岩芯。2021年底的米崙計畫現場,他戴著充滿榮譽感的安全帽,期待再次達陣。(攝影/林彥廷)

在國科會資助的單一研究計畫中,TCDP是一級期刊論文產量最多的一個,而台灣同時能發表在《科學》和《自然》兩大科學期刊的研究也是空前未見。身為「業者」的林伯修,自認不是研究人員不需在論文上掛名,但他領到了2張研究單位致贈的感謝狀。

這支滿貫炮,不只逆轉了台灣地震科學研究在國際的地位,也逆轉了林伯修公司發展方向。

「我們台灣人,沒有比人笨!」

「台灣人沒有比人笨,沒有經驗、但有水牛精神。」受訪時,這話林伯修提了好幾次。因為,TCDP是國際型鑽探計畫,第一次國際研討會,林伯修報告完後,國際團隊的人在白板上寫下2個問題:

  1. 不符行情(指台灣深鑽計畫經費僅200萬美元、遠低國際的500萬美元起跳行情)。
  2. 沒有經驗。

林伯修回憶,「我們好像就被當成『笑話』一樣。」這次報告後,好幾個國家立即「退出」TCDP計畫。

接下這個案子前,林伯修原是為了做開挖溫泉的生意,想讓公司由一般鑽井、轉進1,000公尺以上的深鑽領域。由於深鑽技術門檻高、對地質需有更多認識和研究,他找上當時中央大學應用地質研究所教授李錫堤和陳維民,跟著教授們做勘察,「我本來沒有信心去標車籠埔深鑽計畫,是這些老師們鼓勵我去挑戰,所以我把全公司所有的設備和資源整合去競標,拿到標案。」遭國外團隊的質疑,反而激發他的鬥志:

「就是要像牛一樣,犁下去就是了。」

林伯修先積極「安內」。公司是林父創立,在商言商,父親問了句:「接這個案子會不會賺?」他回:「我可以努力不賠。」父親當然反對。最後他說服家人,還要父親把當時的案子都轉包給其他廠商,自己南下,在大坑山區貨櫃屋裡一待就是3年,用全公司資源做這個案子。「這3年我沒有回過家,我的小孩要看爸爸,都要搭客運來,當然差點也有『家庭革命』。」

二代投入鑽井,父子都有超強研發力

為了工作傍井而居,一般人覺得不可思議,但林伯修的成長背景,讓他做這個選擇理所當然且毫無懸念:「我小時候就是跟著鑿井的父親,逐工地而居、睡帳蓬長大,小學換了4個學校才畢業。小二時,還因為父母去外地做工程,我自己一個人生活了很久,吃飯就到隔壁鄰居家,我的獨立就是這樣養出來了。」

林父原是省政府建設廳地下水工程處的專業人員,後來自己出來創業,做專業鑿井。早年鑿井主要是地下水利工程,後來也接高架橋、高鐵、台鐵基樁工程,「台北巿第一個高架橋──新生高架橋的基樁,就是我父親做的,」但年輕時林伯修和父親並不親近,被父親要求回去接家業時,「因為父親滿嚴厲,技術還都是父親朋友教我的。」

他真的投入鑽井工程後才發現,父親「很厲害」。

「在資源很少的年代,父親就用日治時代留下的木製鑿井設備,再參考歐美的設計去改良、整併成銅鐵式設備,原本1、2年才能鑿一口井,(父親)可以在1、2個月完成。那套5、60年代研發的衝擊式鑿井設備,到現在還可以用,」林伯修十分佩服。

這種工具研發的熱情和天賦,完全遺傳給了身為長子的林伯修。他接手公司5、6年後,再把父親的工法進行改良,由衝擊式改成鑽井式的半自動化設備,從地下幾百公尺的鑽井進階到1,000、2,000公尺以下的深鑽,這技術在全世界都是少有且先進的工法。

接下地震研究案是不會賺錢的工作,但打通了林伯修的任督二脈。對地質的深度認識、研發各式獨有的鑽具,從被國際嘲諷的「零經驗」中發展出「獨有經驗」,也讓林伯修開發了更大的商機。

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林伯修近年跨足地熱領域,宜蘭清水地熱、金山地熱都可見團隊參與的身影。(攝影/林彥廷)

他投注十幾年在地熱開發,已讓清水地熱成功商轉,每天發電50,000~60,000度,提供宜蘭大同、三星10,000戶家庭用電;第二個規模更大的金山地熱,也進入最後階段,一旦商轉,供應初期每度可以6.17元賣給台電,每小時可以提供10萬度電力。

林伯修把3個弟弟全找回公司──老二林伯原曾是華航維修技師,在被派到波音公司受訓前被大哥召回;老三林伯聰是化工背景,懂工程設備整合;老四林伯耕則是台灣大學物理學系畢業、原任職中央研究院研究奈米生物學,正統科研出身。林家兄弟把父親留下的傳統鑿井公司,轉型為科學工程公司,也把早年挖井工作由「破壞環境」的黑色企業,扭轉成開發綠能的環保產業。

由科研中獲益,發願成立基金會回饋

林伯修永遠記得,2004年8月,車籠埔斷層深鑽到1,110公尺挖到第一罐斷層岩芯那天,岩芯足足1公尺長,極美、極完整,一上傳到國際網站,瞬間「暴動」,沒人相信台灣能完成這個不可能的任務,原本退出團隊的國外成員都要求回來;結果岩芯不夠分,日本後來還出資派出「國家隊」委託他們再取一段,他又開鑽井B。最後,國內自己的學者拿不到,林伯修只好再由側邊挖出第三段岩芯。二孔、三段岩芯,「那時真的撐到最後,再挖不出來(斷層岩芯),公司可能就要倒閉。」

這次米崙計畫啟動時,他正忙著清水地熱要商轉,根本無力接下,但禁不起研究團隊三番兩次拜託,只好硬調出工程團隊投入,有了車籠埔成功經驗,這次挑戰難度相較不高,把握度也很強。不過他還是每天盯著上傳的圖像,「看到每日挖出的斷層泥一直取出,現在粗估可能有10公尺以上,這個不簡單,因為車籠埔斷層造成的921地震已是芮氏規模7.3的百年強震,斷層岩芯也只有1公尺,如果(米崙)挖到這真的是斷層帶,那(一旦發生地震的威力)有多可怕?」但林伯修認為,或者有可能挖到的是歐亞板塊交界的地層岩芯,那也會是世界首見,無論哪種,都是重量級的發現,不過都需要後續科學研究去實證。

儘管又是不賺錢的工程,但林伯修向馬國鳳拍胸說:「如果米崙這裡還需要加挖井C的40公尺,我免費送研究單位也沒有關係。」

「因為科研基礎,才能讓我走到今天。深鑽工程在國外多數是國家團隊支持,台灣是靠我們私人企業在做。投入這樣工作對民間誘因不高,但我很希望不要後繼無人,如果未來我在地熱相關工程真能穩定獲利,我會成立基金會支持地球科學研究。」

牡羊座的林伯修,自認個性獨裁霸道,屢屢創造台灣深鑽紀錄的他,領悟的不是公司治理之道而己,而是通透宇宙生命的義理:

「地下的石頭都在說數十億年的故事,比起地球的時間刻度,人類的存在實在太渺小、太短暫。」

岩石的偵探家郭力維:為極端事件揪出地質證據

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(攝影/林彥廷)

年齡:44歲 學歷:台大地質科學研究所博士 專長:黏土礦物學、岩石力學、構造物理學 資歷:車籠埔鑽井、汶川地震鑽井、赴義大利從事岩石變形研究等

2004年車籠埔斷層深井鑽探計畫進行那年,中央大學地球科學系教授郭力維還是學生,在當地駐井超過1年的時間。後來,他曾參與汶川地震研究計畫,如今的米崙斷層鑽井計畫是郭力維生涯中第三度參與的大型鑽井計畫,他也成為岩芯負責人。

2022年8月底,我們和郭力維約在花蓮七星潭邊的鑽井工地見面。打開儲藏室大門,一盒盒的岩芯堆疊整齊,這是研究團隊耗費數個月時間鑽井、取芯才得到的珍貴研究材料。對地震學家來說,岩芯透露的地質特性是相當重要的分析依據。

分析岩芯為何如此重要?郭力維比喻,斷層就像是一個產生地震的引擎。研究地震大多利用地震學方法,解析地表所獲得的地震波,這像是聽到來自遠方的引擎聲,可以知道引擎馬力強不強(規模)、位置有多遠(深度),但是很難知道引擎究竟長怎樣。

他解釋,想知道引擎如何運作,地質學家大多有兩種方式:一是藉由操作岩石實驗,模擬地震滑移(引擎運作);二是研究經過很久的時間抬升至地表的斷層岩石(老引擎),來推論幾百萬年前的地震破裂過程。

郭力維說,第一種可透過「旋剪儀」模擬,一側壓著岩石、另一側高速旋轉,如此作法可以模擬不同岩石長距離滑動下的結果。他舉例,輝長岩在地震破裂時不斷磨擦、會開始變成熔融狀態,使斷層面摩擦係數變低,這樣的作用被稱為斷層弱化,也會產生「假玄武玻璃
判斷一地曾發生地震的有力指標,於斷層滑移時產生,外觀為黑色玻璃質岩石。
」。

「不同岩石會產生不同作用,也就會在斷層帶留下不同證據。所以我們要利用不同的岩石,藉由觀察實驗過程,看看可能產生什麼作用、看這是什麼證據,然後告訴地震學家,」郭力維說。

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地震、科研、天龍特攻隊、鑽井、岩芯
一段段自地下取出的岩芯,是科學家理解地震事件的鑰匙。(攝影/林彥廷)

第二種老引擎,就是研究發生過地震的斷層帶岩石。但是,這些抬升到地表的斷層岩石,往往已遭風化破壞。若從地表鑽井、取芯,就可以趁其被風化完全之前,鎖定最可能的斷層岩石,從中獲得訊息。

追尋金門雷神蹤跡,登國際期刊

MiDAS計畫中,團隊布設好井下光纖後,從波形可以找出疑似破裂帶,岩芯正能作為直接的地質證據,有助於科學家比對斷層帶位置,並進一步分析錯動成因。

郭力維告訴我們,他研究興趣是「極端事件的地質證據」,地震是其中一種類型,會釋放很高的摩擦熱,使岩石融化。此外,例如隕石撞擊、閃電打到地表,都會留下地質證據,因此可從各種事件產物的微觀構造,來尋找蛛絲馬跡。

2021年11月,郭力維團隊在《科學報告》(Scientific Reports)期刊發表研究,首次證實閃電的衝擊可產生高壓特徵。2018年5月7日,金門曾在9小時內出現3,177次閃電,其中445次是雲對地閃電
指雲層與地面之間的放電,對地面上的人與設施構成較大威脅。
。郭力維笑稱團隊「追尋雷神蹤跡」,在一個月後前往金門太武山,採集打在花崗片麻岩上所產生的閃電熔岩
當對地雷鑿擊到地表泥土或沙等鬆散材料,會產生高溫,使其瞬間融化再凝固,這樣的閃電熔岩為中空玻璃管,內部為光滑玻璃、外部黏有半融化原始材料。如果閃電是擊中岩石,則會因不易穿透而產生殼狀玻璃覆蓋於母岩上,外表如燒灼痕跡。
透過切片分析,郭力維發現岩石表面出現玻璃層
由於岩石電阻值高,閃電的高電流經過時會產生大量焦耳熱,使岩石加熱至上千度,瞬間融化、再凝固下,岩石就有機會產生玻璃層。
,且有汽化產生的孔洞,顯示表面曾歷經極高溫;玻璃層下方,透長石
一種礦物名,是中酸性火山岩的常見礦物。
也出現晶相變化,產生一條條的裂隙,這意味著岩石曾歷經高壓,團隊進一步分析也發現,透長石殘留很高的應力
產生應力的來源去除後,固體材料中仍存在的應力。一般地表地質作用形成的岩石,其殘餘應力經過長時間解壓後應會全部釋放,而不會觀察到高殘餘應力的現象。

石頭下微觀特徵,讓科學家得以推敲發生過的事件。郭力維舉例,過去在嘉明湖曾發現受高壓的石英(及細玻璃絲碎屑),有學者提出隕石撞擊的可能性,後來雖有冰川遺留地形的分析,不過仍未能好好解答石英之謎,如今閃電熔岩就是一個可能的解釋。

米崙斷層深井的岩芯取出來後,除了趁新鮮時拍照記錄外,也送去做了斷層掃描、分析內部裂隙。郭力維表示,未來還有很多研究項目,例如可確認岩芯是否有「假玄武玻璃」等斷層滑移下的產物,他也十分期待研究可以開花結果。

岩石提醒我們發生過的地震事件

「大地震造成的地表災害很容易因為時間被抹掉,也因此大家很容易遺忘可能之影響,並且忘記它的威脅,」郭力維感嘆。

他認為,岩芯的證據可以提醒人們過去有多少(大)地震事件,而非地表看起來那樣安然無事;在熱鬧的觀光區、人口稠密區的地下,可能蘊含許多地震風險。

「雖然知道真相有時候滿殘酷的,不能避免發生,但我們只能想辦法認識它,減少未來可能造成的傷害,這是我們在做地震災害極端事件的研究過程中,最大的體悟,」郭力維說。

為地球「健檢」的黃信樺:從地底成像做到山崩監測

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地震、科研、天龍特攻隊、黃信樺
(攝影/林彥廷)

年齡:39歲 學歷:台大地質科學研究所博士 專長:地震學、地震地體構造學 資歷:黃石國家公園岩漿庫研究、大屯火山岩漿庫研究、參與新一代地震預警系統研究等

中央研究院地球科學研究所(簡稱中研院地球所)副研究員黃信樺是這次引進光纖技術的推手。他專攻地震學、地體構造研究,擅長以震波當「X光」、拍出地底下的構造樣貌。米崙光纖計畫中,他與馬國鳳等中研院地球所團隊合作,引入並鑽研最新DAS技術(Distributed Acoustic Sensing,分散式聲波感測技術)、把光纖變成高解析度的地震儀,監測台灣活動最頻繁、可能與琉球海溝構造連動的米崙斷層。

光纖放入700公尺深的鑽井後,能收集地下微弱的震動訊號,還可鎖定破碎帶位置
速度較快代表岩石物理特性冷而硬;若傳得慢,意味該處可能含水,性質軟而破碎。
,探索其特性。這項技術若發展成熟,不僅能作為地震監測的新利器,還有助於淺層構造的探勘,用高解析度探索震波的放大效應,具減災應用價值。

在米崙光纖計畫之前,黃信樺就擅長運用地震波,剖析人類難以觸及的地下構造。這種名為「層析成像」技術,是透過地震波通過不同地層時的速度差異,來勾勒出形貌。

黃信樺2014年赴美擔任博士後研究期間,便透過這項技術發現,美國黃石國家公園地表下可能蘊藏一座比已知範圍更深、大4.5倍的岩漿庫,研究結果2015年登上頂尖期刊《科學》,幫助科學家瞭解火山演化歷程及危害。

為大屯山照「X光」,讓火山岩漿庫顯影

黃信樺表示,能照出岩漿庫的關鍵,其實要靠來自全世界的「遠震」資料。地殼要夠接近地表才夠冷、夠脆,因此火山地區地震分布也較淺,往下接近岩漿庫就幾乎沒有地震,「如果只拿很淺的地震去做層析成像,就只能看很淺的東西;(震波)從根部上來,才看得到岩漿庫。」

「我們當初發展這個技術的時候,是為了瞭解台灣的板塊構造,因為歐亞板塊跟菲律賓板塊碰撞,兩者呈現一個特殊三維幾何,需要加強深部的解析能力,所以才加入遠震,」黃信樺說。

黃信樺也將當年在美國研究火山岩漿庫的經驗,應用於台灣情境。2021年,他透過遠震資料發現,台灣北部大屯火山群底下約8公里到16公里處,可能有一外型如「牛奶罐」的岩漿庫,這比過去科學家預估的地下30公里來得更淺,也有助於科學家進一步評估大屯火山災害風險。

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地震、科研、天龍特攻隊、火山、岩漿庫
黃信樺和火山很有緣分,在美國期間曾研究黃石國家公園岩漿庫,返台後任職中研院地球所副研究員,也從事大屯火山岩漿庫研究。(攝影/林彥廷)

黃信樺表示,台灣之所以有遠震資料可使用,要感謝中研院地球所副所長林正洪執行大屯火山研究計畫時所建立的「福爾摩沙陣列」,當時北台灣一共放置了140台「寬頻地震儀」,以5公里為間隔均勻分布。這種儀器昂貴而靈敏度高,可接收遠震,才有辦法揭開大屯火山下的面紗。

黃信樺研究室內的火山模型,是已畢業學生送給他的禮物。被問到為何對火山情有獨鍾,黃信樺笑說自己其實興趣很廣,只是與火山特別有緣分,因研究受到矚目,他也對火山愈來愈有興趣。

「其實我研究室做的,有時候比較像誤打誤撞;我現在去做地熱,後來發現與火山可以連結,因為地熱就必須在火山上面,他們又跟層析成像這項技術綁在一起。其實最後發現,我像是在做地底下的成像,只是成像技術一直改良,看不同的東西。」

從震波可以看見地球的未知

黃信樺考上地質系之後,透過一次次出野外調查驗,慢慢啟發對地球科學的興趣,「我覺得去瞭解大自然,是一件很酷的事情、很有趣的事情。」不過這幾年,他希望科學不只滿足好奇心,也能對大眾有幫助,研究範圍也從博士班時期研究地球深部構造,橫跨到較淺的岩漿庫,目前手上還有山崩監測計畫。

從震波看見了地球的未知,黃信樺期待自己能為防災貢獻心力,「利用我的專業,想辦法看更精細、更近地表的東西。一開始可能只受到科學的好奇,隨著技術成熟,接觸的東西愈來越愈廣,我發現我可以做更多的事,可以去做大家更有感的構造。」

不僅是拍出靜態的地球X光片,接下來黃信樺還打算要做「地震速度變化偵測系統」。他比喻,得到X光照片後,也要每年健檢,定期追蹤狀況,科學家從時間變化來觀察構造的演化發育、如何從破壞到癒合,也會有助於了解斷層滑動特性。

地震儀達人林欽仁:串聯科學與工程的萬能轉譯家

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地震、科研、天龍特攻隊、中研院、地震儀、林欽仁
(攝影/林彥廷)

年齡:42歲 學歷:台灣大學機械工程研究所博士 專長:地震儀器、旋轉地震學、次音波觀測 資歷:中研院地球所儀器服務室(全台地震儀器借用)、維護台灣寬頻地震網

中研院地球所研究副技師林欽仁的背景很特別,他不是地球科學或地質科學的背景,機電專長的他,卻是這次米崙任務的「聯勤總部」,統合科研團隊和工程團隊的需求,更是最懂「地震儀」的人。

走進林欽仁的辦公室,目光隨即被7個螢幕的測站訊號給吸引住。林欽仁所帶領的「儀器服務室」團隊,是中研院地震學家們的後盾,舉凡地震儀的安裝、測試,或建置地震站,都有賴他們的專業才能付諸實現。

「對我來講,我的工作是去了解一個地震儀;你玩得愈清楚,你愈知道地震儀會受到什麼干擾或影響,看到一些小資料(微小震波訊號),如果那是一個儀器的問題的話,你可能比地球科學家更知道那是來自於什麼。」
在MiDAS研究中,林欽仁可說是科學家與工程團隊的橋梁,機電工程背景的他,不只要先和國外團隊開會、理解光纖技術原理,更要和鑽井團隊頻繁溝通,討論光纖如何妥善放到700公尺深的井中,確保可滿足實驗需求;為防光纖裝設過程中斷裂,他也自己動手設計水密
在一定的水壓作用下,能保持不透水的密閉功能。
、抗水壓的「修復盒」作為備案。

由於英國技師團隊因疫情無法來台,林欽仁也在台灣張羅起大大小小的技術操作事宜,儘管一開始怕失敗,但歷經多次討論後,他也愈做愈有信心,「加上鑽井公司在車籠埔斷層有合作過,林老闆(林伯修)到現場指揮,通常這種(廠商)願意接受新事物,後續就會一直成長。」

「新的東西,大家都沒有做過,可是如果你願意去嘗試,那你的失敗累積多,你就會成功了。」

在地球所服務期間,林欽仁不斷摸索新的工具和技術,除了光纖外,他也曾為了回傳南沙、東沙資料,而學習衛星傳輸技術。

觀測次音波打破地震前兆的地鳴迷思

林欽仁24歲自研究所畢業後,因國防役機會而找到地球所工作,一待就是18年。機電背景的他,不只對各式地震儀性能如數家珍,有時他也能從地震儀訊號中發現有趣訊息,與其他研究員討論激盪。

林欽仁介紹,自己其中一項興趣是「次音波」觀測。人耳能聽到的聲音頻率約20至2萬赫茲,超過此區間的叫超音波,低於20赫茲者就叫次音波,而伴隨地震出現的地鳴,頻率通常約5赫茲以下,人耳對這樣的頻段雖不敏感,但仍可能因音壓夠大而聽得見,生活中因強風引起的低頻音壓即為一例。

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中研院地球所研究副技師林欽仁辦公室的螢幕牆上,呈現各測站回傳的震波資料。他常觀察相關數據,與所上研究員交流有趣的研究課題。(攝影/林彥廷)
人們過去對地鳴知之甚少,坊間也流傳地鳴為地震前兆的說法;花蓮近年頻傳地鳴現象,林欽仁與中研院地球所特聘研究員黃柏壽對此也感到好奇。透過與地震站共站的次音波觀測資料,他們觀察到地鳴和地震其實是同時發生,「因為你在近場,P波
即primary wave,屬於質點震動方向與波傳遞方向平行一致的縱波,也是傳遞速度最快的地震波。
S波
即secondary wave或shear wave(剪切波),屬於質點震動方向與波傳遞方向垂直的橫波。
的時間其實很短,通常你可能聽到聲音,其實你已經在震動但你不知道,後面的S波晃得更大,所以你會感覺好像聲音是比震動還要早。」

過去受限於觀測儀器發展,人們對地鳴現象解釋還不篤定,但如今透過次音波感測器,以及可量測較大音壓的大氣壓力計,科學家可以釐清地鳴神祕面紗。不過林欽仁後來才發現,原來過去早已有科學家提出過相關的看法。

「我們後來一直沒有發文章,是因為覺得其實20年前這個理論都已經有了,我們是再次做驗證,可是我覺得還是很有意義跟價值,至少我們在國內有很漂亮的資料,可以把這件事說的很有信心,」林欽仁說。

從事次音波觀測多年,林欽仁體悟到,人們可以用科學角度來破解錯覺或迷思。他舉例,近期颱風靠近台灣時,新竹曾傳不明、低頻的嗡嗡聲,民眾甚至請教氣象局長鄭明典這是否為地鳴現象,後來證實是新建大樓的格柵受風吹、共振所產生。

打好基本功,在不同領域發揮所長

林欽仁回顧,他以前在校時功課並非最頂尖,但自評有學好專長,也在中研院好好發揮所學,「我覺得一個大計畫本來就是要各種人、專長的參與,在學校你一定要把你自己的本科東西要學得很扎實,今天去不同的產業,只是把它用在不同的地方。」

意外跨足另一個領域,林欽仁反而覺得如魚得水,自己的專業得到夠大的空間、彈性可做發揮。而不同領域仍有類似之處,「像我以前學機械、或是學系統的,我們也許把馬達當一個未知的模型,然後找出它的重要參數;對地球科學來講,地球就是一個未知的模型。」

在基礎科學研究單位發揮工科專業,甚至與科學家共同成長、探索研究課題,林欽仁認為這份工作有趣,也期盼為研究帶來更多貢獻。

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地震、科研、天龍特攻隊、花蓮、七星潭、地震儀
2022年9月6日,林欽仁和同仁正裝設米崙計畫的井下地震儀。他率領的「儀器服務室」團隊是地球科學家們最堅實的後盾。(攝影/林彥廷)
索引
深鑽第一人林伯修:逐井而居,創台灣鑽井國際奇蹟
岩石的偵探家郭力維:為極端事件揪出地質證據
為地球「健檢」的黃信樺:從地底成像做到山崩監測
地震儀達人林欽仁:串聯科學與工程的萬能轉譯家

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