三維重力分析與台灣區域地殼構造之大尺度變化

Abstract

摘要 台灣地區海陸聯合重力異常之分布，蘊藏著大尺度地殼構造的訊息，卻一直未被系統性地分析過。為了避免非唯一性帶來過多的模型參數，本論文假設對重力異常的貢獻來自於四個主要的成分：海床地形、沉積物、莫荷面起伏、和地殼密度之側向變化。在這四個成分中，海床地形為已知，而沉積物之分布可由震測剖面中求得。我們再假設地殼平均密度為2.67g/cm3，並由最新之地震學速度成像中擷取台灣下方之莫荷面，計算包含前三個成分的地殼模型之重力貢獻；和觀測比較後，得到殘餘重力值。殘餘重力值呈現 150 mgal 的變化，代表地殼模型中有些成分並不正確而需要修正。我們進一步假設，由地震學模型導出之陸地上的莫荷面是可信的，以及海洋地殼之密度大致為常數。在此條件下，我們用殘餘重力值去修正台灣島之上部地殼之密度和海域之莫荷面深度。修正後之模型顯示呂宋與琉球島弧之地殼比海洋地殼平均厚15-20 km，而恆春海脊之莫荷面比平均海洋地殼深20-25 km。若將陸上部份的殘餘重力值歸因於台灣上部地殼10 km厚的密度變化，我們發現，中央山脈和海岸山脈之密度異常為0.6-0.8 g/cm3。在西部平原，低密度異常伴隨著台北盆地、台中盆地、以及屏東平原。由地形和地殼密度變化可以計算在大地均衡的條件下莫荷面的起伏。和地震學導出之莫荷面相較，二者東西向之變化趨勢十分一致，暗示台灣之地殼大致處於均衡狀態。