竹東丘陵活動斷層之古地震及相關活動性研究

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。