台灣活動斷層淺部構造的地球物理調查

由於位於板塊的碰撞帶，台灣由北至南存在有許多的活動斷層分佈，我們對於這些活動斷層的研究，在斷層上下岩盤有露出的地區，可以透過對於地表露頭的量測、取樣定年與觀察得到相關的資訊。但是在很多人口居住密集的平原地區，地底下潛伏的活動斷層，由於上面覆蓋了一層厚厚的近代沉積物，只能利用鑽探、挖溝等方式得到直接的資訊。但是斷層的延伸，並非都如我們所想像的一樣，沿著一個平直的直線延伸前進，而是沿著一個大致的方向，曲折的破裂延伸。因此我們要如何知道哪裏有可能的斷層通過？從而在斷層通過的地點，進行鑽井取出斷層帶與上下岩盤的岩芯，進一步的加以分析，得到相關斷層活動的資訊？這就要藉助於非破壞性的地球物理技術，包括地表震測以及地電阻探測、透地雷達等方法，方便我們了解斷層的通過地帶、深度與傾角方向，甚至是大小斷層的相互連接關係。

地表震測的原理和地震一樣，是利用地震波通過密度不同的物體，產生反射折射現象而進行分析的方法。只是提供地震能量的來源 (震源) 是由人工產生。一般可以用炸藥或是重錘來產生震源。由於重錘的可控制性較好，目前多數的震測是利用車載的重錘來進行的。地表震測的探測深度可以到達地下數公里，因此可以協助我們了解較深處的地下構造。而地電阻探測方法是利用岩盤與斷層帶的電阻特性不同的一種地球物理探測技術。藉由地表佈設的電極陣列，將電流通入地下，對地下進行斷層掃描顯像，可以得到一個剖面上的電阻率高低影像。由於電流穿透的深度取決於陣列的長度，一般可以探測的深度約在數十到一、二百公尺的範圍內。透地雷達的原理則類似前述的震測方法，是利用電磁波通過地下電性不同的物體，產生反射與折射而進行分析的探測方法。由於電磁波在地底下衰減的非常快，因此一般透地雷達的探測深度，僅有數公尺至十數公尺的範圍。一般探測深度大的地球物理探測方法，對於探測目標的解析度較差，亦即僅能對較 ”大型” 的構造或地層有解析能力。另一方面，探測深度較小的地球物理探測方法，反而對於探測目標的解析度較佳，也就是能 ”看” 到較細微的構造。因此我們往往需要搭配不同的方法，針對所要探測的地質構造進行施測，以得到較佳的探測結果與解釋。

近年來，我們開始逐年針對通過人口稠密地區的活動斷層淺部構造，進行地球物理的探測工作。由最近的探測成果，我們發現活動斷層幾乎均具有相當複雜的淺部構造，例如圖一中所示的玉里斷層震測結果，我們發現玉里區域可能存在有一個相當寬闊的斷層帶系統，圖中的黑色虛線，是我們根據岩層錯動的位態，所判斷的主要斷層錯動面。但是我們也觀察到這一個寬闊斷層帶中的大小分支斷層，走向與傾角往往不一致，部分還形成類似花狀的構造。而在此一複雜系統中，任一個與主要斷層走向傾角不同的分支斷層，都有可能在碰撞的壓應力作用下，產生錯動發生地震。這或許是為什麼每次地震發生後，氣象局根據地震儀資料所作的斷層機制解，往往與已知的主要斷層不一致，因而解釋成”未知的盲斷層”的原因之一。

圖一、玉里斷層的震測剖面以及解釋，可以看到此處存在有相當寬闊的斷層帶系統，斷層帶中的大小支斷層並非均具有一致的破裂走向與傾角，淺佈的寬闊斷層帶中還存在有破裂面開散的花狀構造。

又例如圖二中所示的三義斷層帶，我們在斷層帶露頭的延伸地帶所進行的地電阻探測，可以和露頭的觀察進行直接的比對，呈現幾乎一致的影像結果。從地電阻的資料與露頭的觀察，我們可以看到這個逆衝斷層上下盤的接觸面，並非是一個平面，而是由斷層帶中大小傾角不一的分支斷層，不同程度的錯動造成了鋸齒凹凸的上下盤接觸情形。而在主要的斷層面的上盤，還可以看到下盤的殘餘岩塊，有時在斷層的下盤，也會發現有上盤的殘餘岩塊，這或許不是由於單一次的斷層錯動所造成。另外，我們在此一地區的詳細探測工作，也顯示斷層在水平的方向上亦是呈鋸齒狀的延伸，甚至局部會大幅改變方向。因此，如果我們要繪製受到斷層影響的活動斷層敏感區域及活動週期，若僅依賴有限的鑽井資料，往往會錯過真正的斷層通過地帶與造成誤判。

圖一、玉里斷層的震測剖面以及解釋，可以看到此處存在有相當寬闊的斷層帶系統，斷層帶中的大小支斷層並非均具有一致的破裂走向與傾角，淺佈的寬闊斷層帶中還存在有破裂面開散的花狀構造。

目前的探測工作，僅是個開端，隨著我們得到越多的資訊，也相當程度改變我們對於斷層活動的粗淺認知。當更多的地球物理工作與鑽井研究開展，我們預期將獲得更多的資訊，協助我們更了解這些潛伏在地下的活動斷層特性與活動週期。當然，這是需要一步一腳印的進行，也需要更多願意在野外辛苦工作的地球物理探勘人員加入我們的行列。

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