胡植慶臺灣大學：地質科學研究所何宛芸Ho, Wan-YunWan-YunHo2007-11-262018-06-282007-11-262018-06-282006http://ntur.lib.ntu.edu.tw//handle/246246/54791本研究首先以中央地調所和中央氣象局所測量之GPS速度場資料來分析台灣西南部地區之地表斷層活動及地殼變形情形。根據GPS資料，研究區域中央靠近潮州斷層的地區之速度場朝幾乎正西方向；而研究區在西邊靠近海岸的區域，速度場則是朝西南的方向。速度場在屏東平原上，由東往西呈現一個逆時針旋轉之現象，推斷是由於屏東平原區域之構造逃脫現象所造成的。本研究亦使用GPS資料來分析研究區域地表之應變率。屏東平原上之應變率由北往南逐漸增大。此結果指出馬尼拉隱沒帶的增積岩體邊界為自由端，使西南部塊體可以朝西南方逃脫。 在以GPS分析完地表變形之後，本研究使用三維個別元素法來建立研究區域之地體構造模型，以電腦模擬之方式來分析造成研究區域地殼變形之原因。本研究所建立之研究區域之地體構造模型所包含之主要構造有基底滑脫面和旗山斷層、潮州斷層、高屏溪存疑性斷層等三條主要斷層，模型亦包含了變形前緣和縱谷斷層等兩個構造。模型西北部的北港高區及大陸棚區域之邊界條件被設定為固定不動；模型底部之邊界條件也被設定為固定不動；模型之東部邊界被視為菲律賓海板塊，邊界條件為菲律賓海板塊相對於歐亞板塊之移動速度，以每年7公分的速度朝北偏西50度前進。另一種模型東部之邊界條件，是將東部邊界視為台灣之中央山脈，以每年4.6公分之速度朝北偏西76度前進。以三維個別元素法模型所模擬之地表速度場結果可以看到類似於GPS速度場之逆時針旋轉之現象，但是沿海區域所模擬之速度方位角並沒有GPS速度場有那麼大的逆時針旋轉現象，故與實際觀測之速度方位角之殘差值較大。模擬結果並顯示出旗山斷層處於有逆衝及右移活動之狀態。I use the GPS measurements which have been conducted by Central Geological Survey for investigating the fault surface activity and crustal deformation patterns in southwestern Taiwan. In the central study area near Chaochou Fault, GPS stations move nearly toward the west with respect to the stable continental shelf by using S01R as a reference point. In the coastal area of Pingtung Plain, the displacement vectors show a counter-clockwise deviation toward the southwestern, which we explain it in terms of lateral extrusion bounded by the major faults of study area. I also exploit the GPS data to calculate the strain rate in study area. The result of strain rate reveals a southward increasing of extension strain rate. This result infers that the lateral extrusion happen as a result of low confining boundary of accretionary prism of Manila subduction zone. Thus, I apply 3-D distinct element model to characterize the crustal deformation in study area with kinematic boundary conditions. I construct the model with six major discontinuities such as the basal décollement the Chishan Fault, the Chaochou Fault, the Kaoping Inferred Fault, the Longitudinal Valley Fault and deformation front, respectively. The northwestern boundary located on the Peikang High and the continental shelf is considered as fixed. The basal boundary condition is also fixed. The eastern boundary is assigned as the plate motion between the Philippine Sea plate and Eurasia with a velocity of 7 cm/yr toward N50°W. I assign another eastern boundary condition that I take the eastern boundary as the Central Ridge with a velocity of 4.6 cm/yr toward N76°W. The preliminary result of predicted velocity field of this model can reveal similar deformation pattern as shown by the GPS data. But the result of predicted velocity field in the coastal area of the Kaoping Plain has larger residual than that of other area. The result of model can also support the activity of the Chishan Fault.目 錄 中文摘要 Ⅰ 英文摘要 Ⅱ 誌謝 Ⅲ 目錄 Ⅳ 圖目 Ⅵ 表目 Ⅷ 第一章　緒論 1 1-1 研究動機與目的 1 1-2 前人研究 6 1-3 研究方法 7 第二章　研究區域之地體構造 11 2-1 研究區域之地體構造 11 2-2　研究區域之地形與地層概況 15 2-3　研究區域內主要斷層 20 2-4 研究區域之地殼變形 23 2-5 研究區域之地震活動與古應力 33 第三章　三維個別元素法之理論基礎 39 3-1 3DEC之程式簡介 39 3-2 三維個別元素法之塊體接觸型態判別與計算 40 3-2.1　塊體接觸判別邏輯 40 3-2.2　直接判別接觸型態法 41 3-2.3 共同平面判斷接觸型態法 42 3-3 三維個別元素法中塊體相互作用及運動之計算原理 48 3-3.1　計算循環步驟 48 3-3.2　接觸力之計算 49 3-3.3 塊體運動之計算 55 3-3.4 系統穩定性 58 3-4 三維個別元素法之材料組成律 60 3-4.1 塊體之材料組成律 60 3-4.2 節理之材料組成律 61 第四章　以3DEC建立台灣西南部之地體構造模型 63 4-1 模型之建立方法 63 4-2 研究區域地體構造模型之設定 63 4-2.1　地體構造模型之幾何外型與邊界條件 63 4-2.2　基本地體構造模型之參數設定 67 4-2.3 所有模型之組合 70 4-3 執行模擬之方法 71 第五章 研究成果與分析 73 5-1 3DEC模擬之速度場與誤差 73 5-2 以模擬結果來看研究區域內之斷層活動性 85 5-3 以模擬結果做研究區域之應變分析 89 第六章　討論與結論 93 6-1　討論 93 6-1.1　研究區域的構造逃脫現象 93 6-1.2　研究區域的地層下陷之影響 95 6-1.3　研究區域內各斷層之活動性 97 6-1.4　用3DEC模擬地體構造所受之限制 97 6-2　結論 99 參考文獻 103 附錄一 Model 2和Model 5之3DEC指令碼 10916482186 bytesapplication/pdfen-US構造逃脫三維個別元素法台灣西南部地區基底滑脫面旗山斷層tectonic extrusion3-D distinct element methodsouthwestern Taiwanbasal d&eacutecollementthe Chishan Fault3DECthesishttp://ntur.lib.ntu.edu.tw/bitstream/246246/54791/1/ntu-95-R92224213-1.pdf