Title

竹東丘陵活動斷層之古地震及相關活動性研究

Translated Titles

Paleoseismocity and Neotectonic study of Chutung Hill

Authors

劉力豪

Key Words

竹東丘陵 ; Chutung hill

PublicationName

臺灣大學地質科學研究所學位論文

Volume or Term/Year and Month of Publication

2004年

Academic Degree Category

碩士

Advisor

陳文山

Content Language

繁體中文

Chinese Abstract

摘要 本研究所進行的的新城斷層古地震研究工作,主要是利用槽溝方法開挖地下剖面,藉由沉積層的觀察了解淺部地層受到斷層作用產生的破裂行為,以推測古地震事件所造成的變形量;另一方面也藉由斷層週邊的數值地形資料了解構造作用對於水系與階地地形的影響,並配合定年方法了解斷層的滑移速率,以推估新城斷層的地震再現週期。 經本研究中所進行的河流地形分析。由區域內主要河流的坡降指數觀察,坡降指數高值主要出現在外麓山帶前緣,可能前緣的構造運動仍然活躍;另外坡降差異極大值主要出現在內外麓山帶的界線斷層(軟橋斷層)兩,顯示界線斷層兩側岩層性質的差異對坡降指數影響相當大。而觀察集水區面積高度積分的分布,積分高值主要出現在竹東丘陵區的青草湖、寶山背斜,及湖口台地東南緣的集水區,由此可知構造抬昇對外麓山帶地區河盆的作用仍然相當明顯。其次是內麓山帶地區,由於本身多屬中新統堅硬岩層,數值也多在0.4以上。其次,由河流彎曲度的觀察,頭前溪、鳳山溪與中港溪等大型的主要流域,在曲流分布上與客雅溪、鹽港溪之類的限制性曲流差異很大。頭前溪、鳳山溪與中港溪等主要流域的曲流主要分布於內麓山帶地區,為受到地層因素控制的矩形水系;而客雅溪與鹽港溪曲流則多集中在外麓山帶前緣,主要屬於下切式曲流。 研究區域內五個主要流域分別代表兩種水系型態。鳳山溪、頭前溪及中港溪三者為上游源於內麓山帶地區的大型辨狀河水系,由於集水面積廣、逕流量大,因此中下游河床的均夷速度相當快。坡降與面積高度積分及河流彎曲度都只有在軟橋斷層以東的內麓山帶中新統地層出現高值,回歸剖面也為均夷河床型態,構造抬昇效應反應不明顯;而客雅溪及鹽港溪兩條流域發源於外麓山帶丘陵區,屬於較晚期生成的河流,因所流經地層為晚上新世以後堆積的鬆軟地層加上新城斷層等前緣斷層的抬昇作用,下切曲流十分發達,主河道兩側也多發育向源侵蝕的支流與蝕溝地形,坡降指數在此兩條流域有較明顯峰值,顯示新竹與新城斷層等前緣斷層的構造抬昇作用可能仍然活躍。 本研究的槽溝工作主要位於新竹科學園區西南緣的金山面一帶,共開挖四個槽溝,分別命名為新城1至4號溝。其中在1、2、3號槽溝剖面中所出露的斷層均截切至近地表1公尺以內的淺部地層,各斷層所紀錄末次古地震事件的垂直變形量分別為:1號槽溝1.8公尺;2號槽溝1.3公尺;3號槽溝1.85公尺。此外在1號槽溝下盤的S1砂層中出現大量可能因地震作用所造成的土壤液化現象,由S1砂層中所採取標本經碳十四測定,年代小於300年。由野外調查工作在頭前溪沿岸受斷層截切的未紅土化階地礫石層中亦採得年代小於300年的樣本。可初步推測新城斷層在近三百年間有活動的跡象。 以一號槽溝中所採取之兩個光螢光定年標本作為該地的Lt1階地年代依據,兩標本年代分別為66.9及63.4ka。而Lt1階地在新城斷層兩側的高度差約為85公尺,以此作為Lt1階地堆積後斷層的垂直總變形量,配合階地年代可推估新城斷層的年抬升速率略大於1.2公厘。假設新城斷層上盤長期的抬昇速率穩定,則可依據此速率反推Lt2、Lt1與Ft2階地的年代,Lt2紅土階地的年代約為4.6萬年,Lt3約為3.1萬年,Ft1約為1.6萬年。與之後在Lt3紅土階地實際採得之兩個樣本比較(陳,2003),該兩標本分別位於新城斷層下盤與上盤的Lt3階地,年代各為3.3萬年與3.8萬年,年代與利用長期抬昇速率所估計的3.1萬年接近,由此推測新城斷層在Lt1階地堆積後的長期抬昇速率大致維持穩定。

Topic Category 基礎與應用科學 > 地球科學與地質學
理學院 > 地質科學研究所
Reference
  1. 石再添、張瑞津、林雪美、張政亮、劉明錡、陳政典(1995)臺灣西南部河口地區之地形學研究,國立臺灣師範大學地理學系地理研究報告,共42頁。
    連結:
  2. 張瑞津、鄧國雄、劉明錡(1999a):鳳山溪河階之地形學研究,中國地質學會88年年會暨學術研討會。
    連結:
  3. 張瑞津、鄧國雄、劉明錡(1999b):頭前溪河階之地形學研究,臺灣師大地理研究報告,31,61-82。
    連結:
  4. 楊志成 (1997) 台灣中部地區錦水頁岩、卓蘭層與頭嵙山層的沉積環境研究,國立台灣大學地質研究所碩士論文,共120頁。
    連結:
  5. Bull,W.B.(1990) Stream terrace genesis:Implications for soil development, Geomorphology, 3,351-367.
    連結:
  6. Cartwright,J.A.,Trudgill,B.D.,and Mansfield,C.S. (1995) Fault growth by segment linkage: anexplanation for scatter in maximum displacement and trace length data from the Canyonlandsgrabens of SE Utah:Journal of Structural Geology,17,1319-1326
    連結:
  7. Chen, W.S., Yang, H.C., Wang, X. and Huang, H. (2001a) Tectonic Setting and Exhumation Historyof the Pingtan-Dongshan Metamorphic Belt along the Coastal Area, Fujian Province,
    連結:
  8. Chen, W. S., Y.G. Chen, Shih, R.C., Liu, T.K., Huang, N.W., Lin, C.C., Sung, S.H., Lee, K.J.(2001b) A modern Analog of the Out-of-sequence Thrust System in Relation With the Chi-Chi Earthquake Ruptures in the Western Foothills, Central Taiwan, Journal of Asian Earth Sciences.
    連結:
  9. Chen, W.S., Huang, B.S., Chen, Y.G., Lee, Y.H., Yang, C.N., Lo, C.H., Chang, H.C., Sung, Q.C., Huang, N.W., Lin, C.C., Sung, S.H., and Lee, K.J. (2001d) Chi-Chi Earthquake, 1999 September 21: A case study on the role of thrust-ramp structures for generating earthquakes: Bull. Seis.Soc. Am., 91, 5, 986-994.
    連結:
  10. Chen, Y.G., Chen, W.S., Lee, J.C., Lee, Y.H., Lee, C.T., Chang, H.C., and Lo, C.H. (2001a) Surface Rupture of 1999 Chi-Chi Earthquake Yields Insights on Active Tectonics of Central Taiwan: Bull. Seis. Soc. Am., 91, 5, 977-985.
    連結:
  11. Chen, Y.G., Chen, W.S., Wang, Y., Lo, P.W.,Lee, J.C., and Liu, T.K. (2001b) Geomorphic evidence helps identifying the preexisting rupture: a lesson from 1999 Chichi earthquake in central Taiwan. Geology, 30, 2, 171-174.
    連結:
  12. Chung, C. T. and Chung, Y. C. (1964) Geology and oil potentialities of the Fanpokeng – Chutung
    連結:
  13. Hare, P. W., and Gardner, T. W.(1985) Geomorphic indicators of vertical neotectonism along converging plate margins, Nicoya Peninsula, Costa Rica: Tectonic Geomorphology: Proceedings of the 15th Annual Binghamton geomorphology Symposium, September 1984. Allen & Unwin: Boston.
    連結:
  14. Keller, E. A., and Pinter N.(1996)Active tectonics -Earthquakes, Uplift, and Landscape, 338p.
    連結:
  15. Lee, J. C., Chen, Y. G., Sieh, K., Muller, K., Chen, W. S., Chu, H. T., Chan, Y. C., Rubin, C., and Yeats, R. (2001) A Vertical Exposure of the 1999 Surface Rupture of the Chelungpu Fault
    連結:
  16. Lu , C.Y. (1994) Neotectonics in the forland thrust belt of Taiwan, Petrol. Geol. Taiwan,vol.29, p. 1-26.
    連結:
  17. Ouchi, S.(1985) Response of alluvial rivers to slow active tectonic movement: Geol. Soc. Am. Bull., 96, 504-515.
    連結:
  18. Pike, Richard J. and Wilson, S. E. (1971) Elevation-relief ratio, hypsometric integral, and geomorphic area-altitude analysis. Geol. Soc. Am. Bull,82:1079-1084.
    連結:
  19. Schumm, S. A., and Khan, H. R. (1972). Experimental study of channel patterns. Geol. Soc. Am. Bull., 83, 1755-1770, 1767.
    連結:
  20. Schumm, S. A. (1977). The Fluvial System, New York: 338 p.
    連結:
  21. Shepherd,R.G. and Schumm,S.A.(1974),Experiment study of river incision: Geol. Soc. America,Bull.,85,257-268
    連結:
  22. Schwartz, D. P. and Coppersmith, K. J. (1984). “Fault behavior and characteristic earthquakes: examples from the Wasatch and San Andreas faults,” Journal of Geophysical Research, 89, 5681-5698.
    連結:
  23. Seeber, L. and Gornitz, V.(1983) River profiles along the Himalayan arc as indicators of active tectonics;Tectonophysics,v. 92,335-367
    連結:
  24. Strahler, A. N.(1952) Hypsometric (area-altitude)analysis of erosion topography: Geol. Soc. Am. Bull., 63, 1117-1142.
    連結:
  25. Suppe, J. (1983) Geometry and kinematics of fault-bend folding: Amer. Jour. of Science, 283, 648-721.
    連結:
  26. Tang, C.H. and Hsu, C.H.(1970) Subsurface geology and petroleum deposits in the Hsinchu area, Petrol. Geol. Taiwan, 7, 89-101.
    連結:
  27. Thornbury, W. D. (1969) Principle of Geomorphology, 2nd Edition, New York,cl, 594 pages
    連結:
  28. Tsai, Y.B. (1978) Plate Subduction and the Plio-pleistocene Orogeny in Taiwan, Pretrol. Geol. Taiwan , 15.
    連結:
  29. 參考文獻:
  30. 中日文部分:
  31. 大塚彌之助(1936)昭和10年4月21日臺灣中部地方發生之地震所伴生之地震斷層,附地震斷層之諸特徵。東京大學地震研究所彙報別冊第三號,22-74頁。
  32. 中國石油公司台灣油礦探勘總處(1976a) 十萬分之一台灣地質圖─苗栗,中國石油公司出版。
  33. 中國石油公司台灣油礦探勘總處(1976b) 十萬分之一台灣地質圖─桃園,中國石油公司出版。
  34. 中國石油公司台灣油礦探勘總處(1994a) 十萬分之一台灣地質圖─苗栗,中國石油公司出版。
  35. 中國石油公司台灣油礦探勘總處(1994b) 十萬分之一台灣地質圖─桃園,中國石油公司出版。
  36. 王乾盈(1991)爆竹震源淺層反射震測探測新城斷層。第三屆臺灣地區地球物理研討會論文集,382-395頁。
  37. 毛乃先(1956):新竹頭份一帶之地質,台大地質系學士畢業論文,58頁。
  38. 丹桂之助(1933) 台灣新竹州竹東台地之地形考察。地學雜誌,46卷,536期,35-43頁。
  39. 市川雄一(1930) 五萬分之一竹東地質圖,臺灣總督府殖產局。
  40. 石瑞銓、王乾盈、林正洪、顏宏元(1999) 活動斷層地球物理探勘計畫八十八年度報告北部地區活動斷層地球物理探勘(2/5)。
  41. 石瑞銓、陳平護、陳文山、呂明達 (2002) 活動斷層地球物理探勘計畫(1/5) 經濟部中央地質調查所「地震地質調查及活動斷層資料庫建置計畫」,九十一年度報告(上),共166 頁。
  42. 石再添、鄧國雄、張瑞津、楊貴三 (1985):竹東台地的活斷層與地形面,地理學研究,國立台灣師範大學地理學系。
  43. 何春蓀(1986)台灣地質概論,臺灣地質圖說明書。經濟部中央地質調查所,共164頁。
  44. 何春蓀(1971) 台灣新竹縣關西至苗栗縣大湖間煤田及地質構造,台灣省地質調查所彙刊,第二十三號,5-52頁。
  45. 李元希、石同生、盧詩丁、林燕慧、林偉雄 (2002) 新城斷層與新竹斷層活動性研究。「台灣之第四紀」第九次研討會,第12-15頁。
  46. 沈茂蔭 (1963) 苗栗縣志,共256頁
  47. 林啟文、張徽正、盧詩丁、石同生、黃文正編著(2000)台灣活動斷層概論(第二版)暨五十萬分之一台灣活動斷層分佈圖說明書。經濟部中央地質調查所。
  48. 林炎武 (1998) 新竹縣關西一帶的地質構造及其演化順序,國立台灣大學地質研究所碩士論文,共80頁。
  49. 林朝棨(1957)台灣地形。台灣省文獻委員會,共424頁。
  50. 林百川、林學源 (1960) 樹杞林志,共136頁。
  51. 陳培桂(1963),淡水廳志,共484頁。
  52. 黃鑑水、劉桓吉、何信昌(1984)新竹-竹南地區斷層之研究。經濟部中央地質調查所特刊,第三號,103-126頁。
  53. 陳文山、李錫堤、陳于高 (2002)槽溝開挖與古地震研究計畫(1/5) 經濟部中央地質調查所「地震地質調查及活動斷層資料庫建置計畫」,九十一年度報告(上),共97頁。
  54. 陳于高(2003) 地震地質調查及活動斷層資料庫建置計畫:槽溝開挖與古地震研究計畫(2/5)─熱螢光與光螢光定年,4─7頁。
  55. 陳柔妃、宋國城、朱輝耀、陳思宏、蔡衡 (1999) 嘉南地區地形指標與活斷層研究。中國地質學會八十八年年會論文集, 7-9頁。
  56. 徐明同(1983) 明清時代破壞性大地震規模及震度之評估。明清時代破壞性大地震規模及震度之評估,氣象學報第29卷第四期,1-18頁。
  57. 鳥居敬造及吉田要(1931) 新竹州苗栗及竹東油田調查報告。台總督府殖產局,第585號,共81頁。
  58. 耿文溥(1961)台灣新竹關西煤田地質,台灣省地質調查所彙刊,第十三號,15-43頁。
  59. 馮至津、蔡義本、劉文相(1976) 石門地區地震研究報告。中央研究院地球科學研究所籌備處,共38頁。
  60. 張瑞津、沈淑敏、楊貴三 (2002) 槽溝開挖與古地震研究計畫(1/5) 經濟部中央地質調查所,「地震地質調查及活動斷層資料庫建置計畫」,九十一年度報告(下),共96頁。
  61. 張麗旭(1955) 臺灣之地層,臺灣銀行季刊,第七卷,第二期,第26-49頁。
  62. 張徽正、林啟文、陳勉銘、盧詩丁(1998)台灣活動斷層概論-五十萬分之一台灣活動斷層分布圖說明書。經濟部中央地質調查所特刊,第十號,共103頁。
  63. 楊貴三(1986) 臺灣活斷層的地形學研究-特論活斷層與地形面的關係。私立中國文化大學地學研究所博士論文,共178頁。
  64. 楊潔豪、郭泰融(1991)新城斷層之地球物理研究。第三屆臺灣地區地球物理研討會論文集,337-352頁。
  65. 塗明寬與陳文政(1990) 五萬分之一台灣地質圖說明書─中壢,經濟部中央地質調查所,共53頁。
  66. 塗明寬與陳文政(1991) 五萬分之一台灣地質圖說明書─竹東,經濟部中央地質調查所,共87頁。
  67. 陳淑均 (1963) 噶瑪蘭廳志 共446頁。
  68. 鄭世楠、葉永田,1989,西元1604年至1988年台灣地區地震目錄,中央研究院地球科學研究所,IES-R-661,255頁。
  69. 蕭謙麗、林明聖(1998)水系分析方法於活動斷層調查之應用。第七屆臺灣地區地球物理研討會論文集,341-350頁。
  70. 英文部分:
  71. Azor, A., Keller, E. A., and Yeats, R. S.(2002)Geomorphic indicators of active fold growth: South
  72. Mountain- Oak Ridge anticline, Ventura basin, southern California: Geol. Soc. Am. Bull,.114, 6, 745-753.
  73. Bolt, B.. (1999) Fossil Earthquakes, Earthquakes, 5th edition ,227-229.
  74. Bonilla, M. G. (1977) Summary of Quaternary faulting and elevation changes in Taiwan. Mem. Geol. Soc. China, 2, 43-55.
  75. Southeast China: accept by Journal of Asian Earth Sciences.
  76. Chen, W.S., Ridgway, K.D., Horng, C. S., Chen, Y.G., Shea, K. S., and Yeh, M. G. (2001c) Stratigraphic Framework of the Pliocene-Pleistocene Collisional Foreland Basin of Taiwan:Eustatic and Tectonic Controls on Deposition: Geol. Soc. Am. Bull., 113, 10, 1249-1271.
  77. Chen, W. S., K.J., Lee, L.S., Lee, Daniel. J. Ponti, C., Prentice, Y.G., Chen, H.C., Chang, and Y.H. Lee(2002)Slip Rate and Recurrence Interval of the Chelungpu Fault for the Past 1900 Years:
  78. Chen, W.S., Chen, Y.G., and Chang, H.C., Lee, Y.H., and Lee, C.C. (2001) Paleoseismic study of
  79. the Chelungpu fault in the Wanfung area: Western Pacific Earth Sciences, 1, 4, 43-72.
  80. anticline, Hsinchu, and the Shitoushan anticline. Petrol. Geol. Taiwan, 3, p. 93-108.
  81. Chang, J.C.(1984)A study on stream order and stream net ratios of drainage basins in Taiwan, series in Geography, 6, 128p.
  82. Chang, S.L.(1972)Subsurface geologic study of the Hsinchu basin, Taiwan, Petrol. Geol. Taiwan, 10, 63-87.
  83. Chiu, H.T.(1970)Structure Features of the area between Hsinchu And Taoyuan, northern Taiwan, Memoir of the Geol. Soc. China, 13, 63-75.
  84. Hack, J. T. (1973) Stream-profile analysis and stream gradient index: Jour. Research U.S. Geol. Survey, 4, 421-429.
  85. Hsu, T. L. and Chang, H. C.(1979)Quaternary faulting in Taiwan. Mem. Geol. Soc. China, 3, 155-165.
  86. Ku, C.C.(1963)Photogeologic study of terraces in northwestern Taiwan, Mem. Geol. Soc. China, 6, 89-92.
  87. Leopold, L. B. and M. G. Wolman, (1957) River Channel Patterns: Braided, Meandering and Straight. U.S. Geol. Survey Prof , 282-B, p39-85.
  88. Meng, C.Y.(1965)Lateral movement in the northern half of western Taiwan, Petrol. Geol. Taiwan, 4, 89-92.
  89. Namson, J. (1984)Structure of the western foothills belt, Miaoli-Hsinchu area, Taiwan:(III)central part: Petrol. Geol. Taiwan, 20, 35-52.
  90. Pan, Y.S.(1965)Interpretation and seismic coordination of the Bouguer gravity anomalies obtained in northwestern Taiwan, Petrol. Geol. Taiwan, 4, 287-301.
  91. Suppe, J.,and Medwedeff, D. A.(1990)Geometry and kinematics of fault-propagation folding . Eclogae. Geo.l Helv., 83, 409-454.
  92. Tang, C.H.(1968)Photogeological observations on the low hilly terrain and coastal plain area of Hsinchu, Taiwan, Petro. Geol. Taiwan, 4, 35-52.
  93. Yang, K.M., Wu, J.C., Ting, H.H., Wang, J.B. and Chi, W.R.(1994)Sequential deformation in foothills belt, Hsinchu and Miaoli areas: Implications in hydrocarbon accumulation, Petrol. Geol. Taiwan, 29, 47-74.
  94. Yang, K.M., Wu, J.C., Wickham, J.S., Ting, H.H., Wang, J.B. and Chi, W.R.(1996) Transverse structures in Hsinchu and Miaoli areas: Structural mode and evolution in the foothills belt, northwestern Taiwan: Petrol. Geol. Taiwan, 30, 111-150.
  95. Yang, K.M., Ting, H.H., Wu, J.C. and Chi, W.R.(1997) Geological model for complex structures and its implications for hydrocarbon exploration in northwestern Taiwan: Petrol. Geol. Taiwan, 31, 1-42.
Times Cited
  1. 丁權(2012)。新竹地區活動斷層特性研究。臺灣大學地質科學研究所學位論文。2012。1-182。 
  2. 黃宣維(2012)。以三維構造幾何形貌和大地測量分析台灣西北部新竹地區之新期構造活動。臺灣大學地質科學研究所學位論文。2012。1-132。 
  3. 江婉綺(2005)。竹苗地區地質構造之砂盒物理模型研究。成功大學地球科學系學位論文。2005。1-104。