车笼埔断层古地震研究－竹山槽沟挖掘研究.pdfVIP

車籠埔斷層古地震研究－竹山槽溝挖掘研究 1 1 1 1 陳文山 、李龍昇 、楊志成 、顏一勤 、 楊小青1 1 2 2 、劉力豪 、張徽正 、李元希 1. 台灣大學地質科學系 2. 經濟部中央地質調查所 前言 921 地震之後，地質學者才開始認識到地震可以造成如此巨大的 地表斷層以及抬升量，同時也體會到台灣島是如此的變動，但也面臨 與懷疑台灣的活動斷層到底有多少？這些活動斷層的活動性為何？ 因此，921 地震之後才正式有計畫的進行活動斷層調查以及斷層活動 性研究。首先針對車籠埔斷層進行古地震研究，古地震研究目的是研 究古代地震發生的時間以及每次地震造成的滑移量，來推測地震週期 或發生機率。因此，古地震研究就須挖開斷層從地下剖面來了解古代 地震所造成的移動量，以及由斷層與沉積層的關係來判斷地震發生的 時代。 車籠埔斷層古地震研究 車籠埔斷層屬於造山帶前緣的逆衝斷層，其分界了台灣島兩個地 質構造區，斷層上盤（東側）屬於西部麓山帶（造山帶, foreland ）， 斷層下盤（西側）屬於台中盆地（前陸盆地, foreland basin ）。此構造 環境的特性是西部麓山帶隨著逆衝斷層的上衝作用逐步向西移動、隆 起並上衝超負在西側的台中盆地之上（陳等人, 2000a, 2000b, 2001; Chen et al., 2001c, 2001d ）。台中前陸盆地受到西部麓山帶的重壓，而 產生下陷作用，因此數十萬年以來台中盆地下陷了近千公尺。車籠埔 斷層約形成於70 萬年前，長期以來隨著斷層移動已經造成約5000 公 尺的垂直抬升量（陳等人, 2000a, 2001 ）。 921 地震之後，本研究已經針對車籠埔斷層進行約 10 處的槽溝 挖掘研究調查。總合幾點有助於公共工程建設的研究結果：（1 ）每次 大地震造成地表破裂的位置並非只侷限於數公尺以內，最大的距離可 以相距達80 公尺。其變動則視覆蓋在斷層之上沖積層的厚度，疏鬆 的沖積層越厚，斷層出露地表位置的變動性愈大。（2 ）近千年來車籠 埔斷層的活動週期可能為300-400 年，921 地震之前的地震約發生在 150-400年前，再之前的地震約發生於700-800 年前（Chen et al., 2001a, 2001b; Chen et al., 2002 ）。（3 ）每年車籠埔斷層的平均抬升量約0.8 公分。 竹山槽溝古地震研究 構造：此次在竹山交流道的南側進行車籠埔斷層的槽溝挖掘調查，經 過地表測量與調查結果表示921 地震的斷層沿著河階崖出露地表在 此處並造成上盤約2 公尺的抬升，顯示這河階崖也是一個斷層崖（圖 1）。此處槽溝了出露極佳的地下構造剖面，槽溝兩側溝壁所呈現不同 的構造結構。褶皺-逆衝斷層的褶皺型態可以分為斷層轉折褶皺 (fault-bend fold)與斷層展延褶皺兩種型態（Suppe, 1983 ）。竹山槽溝的 地下結構同時呈現這兩種構造型態（圖2 a, b ）。槽溝的南牆剖面呈現 著以斷層作用為主的褶皺構造，此種褶皺構造稱為斷層展延褶皺 (fault-propagation fold, 圖3) ，也就是說斷層前端已經穿透到地表，斷 層滑動時產生的脫迤褶皺，斷層上盤形成背斜構造，下盤形成向斜構 造。如果斷層面不是呈現一個平面，而具有轉折的曲面時在斷層的轉 折處經常形成一條背衝斷層(back thrust, 圖4) 。槽溝的北牆剖面呈現 以褶皺作用為主的構造，剖面中沒有呈現一條主要的斷層。褶皺帶兩 側的岩層尚保存良好的連續性，其中只有數條移動量不大的次要斷 層。這種褶皺構造型態稱為斷層轉折褶皺(fault-bend fold, 圖5, 6) ，表 示地表的變形是受到淺處地層的褶皺作用所造成，斷層前端尚未起切 穿到地表。從剖面中量測地表的斷層面角度約為30 度，但利用鑽井 所量測的斷層深度以及槽溝斷層的位置計算斷層的角度約24 度。地 表斷層角度與地下較深斷層