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台北盆地之斷層問題
台北盆地斷層之地質問題與對策李錫堤
近年來台北盆地附近斷層觀測與調查活動之成果初探─林朝宗

台北盆地斷層之地質問題與對策
李錫堤

 1、台北盆地及鄰近地區的斷層構造:包括:新莊、崁腳、台北、

    新店及屈尺等逆衝斷層構造(由西北而東南),以及盆地下的

    樹林、更寮、三重及內湖等橫向的正斷層暨大直、台大及山腳

    等縱向的正斷層構造(見圖一)。近年來相關的研究成果顯示

    ,山腳斷層可能是控制台北盆地構造發育的一條新構造。它也

    是台北都會區地震防災上最須要注意的一條活斷層。

2、山腳斷層:此斷層最早是在日據時代由丹桂之助(1939)所提出

    。當時是將盆地中松山層以下的礫石層當做林口層,且從地形

    及地質的證據認為盆地西北緣與林口台地的交界有一正斷層存

    在,稱之為山腳斷層。雖然近年來的研究已能確認松山層下伏

    的礫石層並非林口層,但卻有更多的證據支持此一斷層的存在

    ,並顯示此斷層極有可能是一條活斷層。重要的證據如下:

    (1) 經過關渡隘口的地質剖面顯示,在關渡大橋附近基岩深度

        約在標高 -58公尺,但進入台北盆地後蘆洲井顯示基岩

        深度在標高 -300 公尺以下,其間必有斷層存在( 見

        圖二)。

    (2) 關渡剖面及五股剖面(見圖三),均顯示台北盆地的沈積

        地層有向西北方傾斜的現象,必須用斷層傾動來解釋。

    (3) 林口台地邊緣與台北盆地相接處,地形上有三角切面存在
        。
    (4) 林口台地邊緣鄰近山腳斷層可能的位置,有正斷層及斷層

        擦痕存在。且台北盆地的地震斷層面解有相近的斷層面及

        滑動方向,支持該斷層及斷層擦痕為近期的構造現象。(

        李錫堤,1986)

    (5) 台北盆地及鄰近地區歷經5年的GPS測量結果顯示,全

        區地殼呈西北西-東南東伸張,支持山腳斷層的正斷層活

        動為可能。(余水倍,1995)

    (6) 淺層反射震測資料確定此斷層切過全新世松山層(謝昭輝

        等人,1990;王乾盈等人,1994)。

    (7) 歷史文獻上記載三百年前台北盆地曾發生大地震,使盆地

        西北半部陷落成所謂的『康熙台北湖』(林朝棨,1957)

        。按大湖的分布範圍(見圖四)來看,此次地震極可能為

        山腳斷層傾動的結果(李錫堤,1993)。

3、斷層引致的地質災害:

    (1) 直下型地震災害:包括:山崩、地裂、地盤下陷、結構物

        破壞、地下管線及排水系統破壞。康熙三十三年發生在台

        北地區的大地震即屬直下型地震。這樣的地震若再發生於

        今日的台北地區,將使我們的都會區造成毀滅性的破壞。

    (2) 大地工程問題:活斷層會造成地震災害,不活動的斷層也

        會造成一些大地工程上的問題。例如:建築在斷層帶上的

        結構物常有基礎及開挖邊坡上不穩定及破壞的問題,通過

        斷層帶的隧道工程也常造成湧水及落盤等地質災變,不可

        不慎。

4、防災對策:

    (1) 須要事先做基本資料蒐集及分析,並確實測繪斷層帶的位

        置及寬度。對於具活動性的斷層,須確實探查活斷層過去

        的活動歷史,計算斷層的活動週期,以明瞭活斷層未來若

        干年內造成大地震的機率,並供做進一步防災應用。

    (2) 在法規方面,必須在建築法及相關法規內明確規定,斷層

        帶及其兩側某一適當的距離內不得建築。

    (3) 公共工程涉及地質災害問題、斷層的認定及斷層活動性的

        評估,應由專業技師為之,並簽證負責。確實執行技師法

        才能使相關法規更為落實,進而保障人民生命及財產上的

        安全。

    (4) 區域計畫及都市計畫亦須考慮斷層活動等相關地質災害的

        衝擊,使可能的災害對於人民的損失能減至最小。事先的

        防範可能是防災對策上最佳的選擇。


※本文為民國85年 9月21日應用地質技師公會全國聯合會成立大會

  上「台北盆地斷層之地質問題」討論會之引言。
  

近年來台北盆地附近斷層觀測與調查活動之成果初探
林朝宗

    台北盆地週緣自東南至西北依次有新店斷層、台北斷層、崁腳斷層、金山一

新莊斷層/山腳正斷層等重要斷層構造,這些斷層構造不但與盆地的形成有極密

切的關係,且控制了盆地的外形及盆地基盤形貌。台北盆地人口密集、工商繁榮

,這些斷層的性質及活動性嚴重關係到盆地及週邊地區之工程建設與人民生命財

產的安全。因此近年來地質界與工程界無不盡其所能的澄清這些斷層的待性。不

論從區域性大地應力分析、地震資料解析、微震觀測、地球物理探勘、地殼變形

觀測、斷層的野外追蹤及活動性調查及深井鑽探等,均對前述各斷層提供了許多

新的資料。

大地應力分析:

    李錫堤,1986;李錫堤、王源,1988;陳文福等,l994。

區域性震源機制分析:

    李錫堤,1987;葉義雄等,199l。

微震觀測:

    金山斷層微震觀測、崁腳斷層微震觀測(葉義雄、陳光榮等,1990,1991)。

斷層追縱及活動性調查:

    金山斷層(北斷)(黃鑑水、李錦發、劉桓吉,l99l):

    崁腳斷層(台北盆地以東)(黃鑑水、李錦發、劉桓吉,l99l):

    新店斷層(黃鑑水等,l994):

地殼變形觀測:

        「台北盆地地下地質與工程環境綜合調查研究計畫」為了較直接及定量

    化觀測研究台北盆地附近的斷層活動,自1991年開始委託中研院地科所(計

    畫主持人:余水倍)在台灣北部佈設地殼形監測網,定期實施全球定位系統

    衛星測量:同時並橫跨金山一新莊斷層/山腳正斷層及台北斷層佈設精密水

    準測線。

        地殼變形監測網由24個測點組成,自1991年開始實施觀測。根據l99l至

    l996年的GPS基線長資料進行應變分析,結果顯示:整個台北GPS網呈0.08±

    0.02μstrain/yr的伸長率,伸長的力向為283°±6°,即大致為東南東─

    西北西的方向,甚符合根據斷層滑動數據所推測的古大地應力變化結果(李

    錫堤、王源,1988),亦與由震源機制資料推估(Yeh et al., 199l)之大

    地張應力方向( 286°)及極為一致。而以跨越金山斷層、新莊斷層、崁腳

    斷層及台北斷層等主要斷層構造的四個分區網基線計算的結果,都顯示伸張

    變化,雖然各分區網的伸張方向略有不同,但大致仍以東一西向至西北一東

    南向間為主。

        精密水準測量自l992年起先後在五股、關渡及信義計畫區附近佈設三條

    跨越斷層的水準測線。五股測線於l992年完成初測,其後每年進行一次定期

    重測。至l995年ll月止,此測線在自五股市區至二重疏洪道東側間各測點顯

    示較大的相對沉陷量,最大者在50mm以上。其原因可能有二:其一為該地區

    為沼澤區,沉積物較為鬆軟,地層壓密過程導致較大的沉陷;其二為山腳正

    斷層仍在持續的緩漫下滑移動,而於山腳斷層至疏洪道東緣間形成一仍持續

    下陷的地塹或半地塹構造,五股沼澤區的形成可能與此地塹構造有關。根據

   「台北盆地計畫」地層壓密監測的結果( 林美聆,1995),在五股及板橋地

    區地層壓密作用主要集中於沉積物上部6O公尺部份,而此部份的壓密特性在

    各地區差異不大,因此五股沼澤區較大的相對沉陷量較可能與山腳正斷層的

    潛動有關。關渡水準測線於l993年完成初測,至1995年ll月間累計最大之相

    對沉陷量約l0mm,由於觀測時間不長,沉陷量是否與新莊斷/山腳正斷層有

    關,仍待澄清。信義水準測線呈南北向橫跨台北斷層,自l993年l月起至l995

    年ll月間斷層南測的測點均有相當大量的相對沉陷,其中1149測點之沉陷量

    達 l08mm。由於該處正在興建數棟十餘層高樓,且過去二年呈不等量下陷,

    故該二測點的沉陷可能與地盤荷重有關。至於是否有部份沉陷量是經由斷層

    活動所造成,應於大樓興建完成後持續進行較長期的觀測。

鑽探調查:

        新莊斷層/山腳斷層(住都局, l996):鑽於新莊斷層Z山腳斷層之下

    盤,地層為觀音山層或桂竹林層,受新莊斷層上衝拖曳作用,地層向西北呈

    高角度傾斜,且岩體內剪裂面密佈,與在林口台地東南緣出露地層相類似。

        新莊斷層(台北市捷運局,l996):中興工程公司在塔寮坑溪口北岸林

    口台地邊緣之捷運新莊機廠預定地進行鑽探工程,調查新莊斷層,鑽孔分別

    鑽及斷層上盤的大寮層、斷層破碎帶、斷層下盤的林口礫石層,經由解析得

    知:斷層上盤為大寮層,係山子腳背斜北翼之大寮層向東延者,斷層上盤之

    大寮層極為破碎,破碎帶厚達40公尺以上,鑽探場址之西南段,斷層面在接

    近地表處傾角甚小,僅有20度左右;東北段斷面較陡,達60度以上。

        台北斷層(台北市捷運局1995):配台捷運信義線規劃,在信義計畫區

    施鑽,鑽穿台北盆地沈積物(厚度l0公尺至45公尺)後,鑽及斷層上盤之木

    山層、公館凝灰岩、大寮層,斷層下盤之桂竹林層,部份井孔並鑽及斷層帶

    。台北斷層在台北盆地以東呈東西走向,在進入台北盆地後至基隆路間逐漸

    轉為東北東一西南西走向,並經過基隆路與吳興街口。唯鑽井資料無法證明

    斷層在近期是否曾經再活動。

        台北盆地深井鑽探(中央地質調查所):「台北盆地地下地質與工程環

    境綜台調查研究計晝」至85年 6月已完成第一期五年計晝,為持續本計晝的

    工作,自85年 7月起再繼續進行五年的後續計晝。第一期五年計晝共進行五

    股工業區(五股一號井,深 35l.6公尺,未達基盤)、板橋水利局十工處(

    板橋一號井,井深 3OO公尺,基盤深58.8公尺,中新世南莊層)、板橋退輔

    會訓練中心(板橋二號井,深300公尺,基盤深204公尺,中新世南莊層)、

    蘆洲抽水站(蘆洲一號井,深 300公尺,末達基盤)、三重重新橋(三重一

    號井,深300公尺,基盤深244.9公尺,南港層下部)等五口深井鑽探取樣。

    加上以前的新莊一號井(中油公司,基盤深 246公尺,南港層下部)、新公

    園一號井(礦研所,基盤深 213.4公尺,南港層上部)等二口深井,在台北

    盆地內已有五口鑽達基盤且經詳細研究的深井。近年來台北人尿捷運系統及

    中山高速公路拓寬工程在盆地週邊沉積物較淺處亦有許多鑽達基盤的探井,

    唯可惜其基盤地層未經詳細研究。

討論:

一、更新世以後,受到沖繩海槽的順時針轉向及向西延伸的影響,台灣北部的大

    地應力最大主應力軸同時呈順時針轉向南北力向,且水平擠壓應力逐漸減弱

    ,東西向水平伸張的應力逐漸取代擠壓應力而成為影響台灣北部地殼的主要

    大地應力(李錫堤、王源,l988)。不論從斷層面滑動數據的占應力分析、

    地震震源機制分析•或地殼變形觀測結果分析,台北盆地鄰近地區現今的應

    力狀況應以東一西向至東南一西北向,接近水平的伸張應力為主。

二、新店斷層、台北斷層、崁腳斷層、金山一新莊斷層等主要斷層的走向與形成

    時期地殼所受的最大主應力軸垂直,因此斷層滑動以逆衝為主,且斷面向南

    呈較低角度的傾斜;但部份斷層段與主應力軸斜交,除了逆衝外可能帶有水

    平滑移分量,且斷層面傾角較大。金山斷層•新莊斷層南段(山子腳地塊北

    緣部分)崁腳斷層、台北斷層等屬於前耆;而新莊斷層的北段(台北盆地西

    緣部份)屬於後者。

三、在以水平伸張應力為主的大地應力作用下,台灣北部各主要逆斷層再活動的

    可能性較低,即使有活動亦應以正斷層潛移為主,是否可能造成地震性斷層

    ,值得更進一步研究。

四、崁腳斷層向西南沒入台北盆地後可能繼續延伸,但其層位落差漸次遞減,且

    可能與新莊一號井下基盤地層的背斜軸部斷層相連。由王乾盈(l996)的台

    北盆地基盤等深線圖可見崁腳斷層對盆地基盤形貌有相當大的影響。

五、山腳正斷層為台北盆地附近最確定的活斷層,因其走向與現今略呈水平的伸

    張應力力向垂直,活動仍屬正斷層。若五股水準測線在斷層以東部份的較大

    沉陷量歸因於斷層活動,則可確定山腳斷層為一持續潛移的正斷層,而五股

    沼澤地則可能為位於正斷層上盤的地塹或半地塹構造,地塹的東緣可能在石

    牌一蘆洲一新莊連線。

六、新公園一號井、三重一號井及新莊一號井下之南港可能為出露於內湖附近層

    面向南傾斜的南港層向西延伸者,此一地層向西南延伸無法與山子腳背斜南

    翼的南港層相接;且板橋一號及板橋二號井均鑽及南莊層,但由井點之平面

    位置判斷,此二井所鑽及之南莊層無法相連接。由上述井下資料判斷吳福泰

   (l965)根據地球物理資料推斷的 B 斷層或王執明等(l978)之樹林斷層確

    實存在。但根據土城地區台北斷層下盤桂竹林層的延伸、位態、及土城向斜

    的東北延伸方向判斷,此一盆地沉積物下之斷層可能自較偏東北東─西南西

    方向,與位於安坑一土城間的頭城斷層及山子腳地塊的大菁坑斷層相平行,

    亦即自丹鳳附近向東南東方向延伸經板橋於中和附近止於台北斷層。此斷層

    兩側地層的分布及構造型態有相當大的差異。台北盆地基盤尚有數條呈東北

    一西南走向之推測斷層,唯尚末有足夠資料證實其存在。

※本文為民國85年 9月21日應用地質技師公會全國聯合會成立大會上「台北盆地

  斷層之地質問題」討論會之引言。
  

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