台灣北部新竹縣北埔地區斷層群成長機制

Abstract

在新竹縣北埔鄉，一個野外露頭上，遠望即可見到數條位態相近且有明顯斷距的斷層跡，就近觀察發現斷盤內部也有位態相近且斷距較小的斷層跡數百條。依據目前的認知，一條大斷層可以是單一條小斷層向四面八方擴展而成，也可以由兩條或兩條以上的小斷層各自擴展後連接成一條大斷層。本研究的目的是希望經由實地的觀察來判斷一條大斷層是由單一條小斷層擴展而成或兩條以上的小斷層各自擴展後連接成一條大斷層。 研究區域中有兩組不同位態的斷層系統，經過野外實際描繪與測量的結果顯示，斷層位態以北東走向向北傾斜、北西走向向南傾斜兩組為主，由於研究區中岩層層面位態並不一致。在正常層序與倒轉層序的剖面上，所量測到的斷層位態，有明顯角度上的差別，若以岩層層面當基準面，將斷層位態隨層面翻轉到水平的位態，斷層位態可以得到相當好的一致性。此兩組斷層似為共軛正滑斷層與層面的交角分別約為800及500，兩組斷層的交角約為500。據此推估研究區是先構成一序列兩組不同位態的斷層系統後，才翻轉到現今的位態。 研究區斷層的最大斷距與斷層長度間的比例關係為Dmax=1.3x10-2L1，顯示本區斷層的最大斷距與斷層長度呈線性關係。因為露頭上斷層出露範圍有限並非所有斷層兩個尖端都有出露，故將本區的斷層跡以所能量測到的最大斷距分成五個不同等級： 第一級：最大斷距＞300㎝。（斷層數目：1） 第二級：300㎝＞最大斷距＞100㎝。（斷層數目：3） 第三級：100㎝＞最大斷距＞50㎝。（斷層數目：5） 第四級：50㎝＞最大斷距＞10㎝。（斷層數目：34） 第五級：10㎝＞最大斷距＞0㎝。（斷層數目：195） 根據統計的結果發現斷層等級越大（斷距越大），數目越少，斷層等級越小（斷距越小），數目越多。本文的斷層最大斷距－距離分佈圖分為兩種類型，一是單一波峰斷層斷距－距離分佈圖，其最大斷距除了一條斷層屬於第四級斷層外，其餘皆屬於第五級斷層。斷層跡的幾何形狀皆為單一條明顯的斷層跡，為單一斷層擴展而成。斷層最大斷距大多未落在分佈圖的中央，而是皆偏向斷層錯動方向的一方，顯示本區單一孤立的斷層在斷層錯動方向上，會受到鄰近斷層的影響。斷層在通過不同岩性時，斷距分佈仍維持向尖端呈線性逐漸降低的現象，並未有明顯的變化，推測本區的斷層擴展並不會因斷層通過不同岩性而有所改變。二是非單一波峰斷層斷距－距離分佈圖，為兩條以上的小斷層連接成一條大斷層的斷距分佈圖，包含第二級、第四級及第五級斷層。其斷層跡的幾何形狀皆非單一條明顯的斷層跡，而是在斷層斷距－距離分佈圖中波谷的位置，發展出斷層連接破損帶。第一級與第三級因兩個斷層尖端均超出露頭範圍，無法完整量測到斷距分佈。 研究區緊鄰大平地逆衝斷層，且研究區中兩組斷層的角度關係與兩組斷層和大平地斷層間的相關位置與角度關係，與前人所觀察到的斷層尖端破損帶相似，所以作者認為大平地逆衝斷層在研究區域附近可能仍為盲斷層，而研究區可能位在大平地逆衝斷層的斷層尖端前方，為大平地逆衝斷層尖端前方的混和mode II和mode III的斷層尖端破損帶。研究區域中有位態相近但等級不同的斷層，斷層等級越大，數目越少，且斷距較小的斷層多為單一斷層擴展而成，而斷距較大的斷層為兩條以上的斷層互相連接而來，推測研究區域中斷層可能是小斷層普遍發育之後，再從中選擇幾條斷層連接成中等的斷層，然後再從中選擇幾條斷層連接成大的斷層，在後續錯動的過程中，使等級大的斷層間的斷盤整體地翻轉到現今的位態。