山腳斷層

山腳斷層南起台北樹林,往北經新莊、泰山、五股、北投、金山,並延伸至海外(圖一),大致呈東北走向,全長約54.1公里,為東側沉降之正斷層(圖二、圖三)。斷層沿線階地主要分布於淡水河以南,其西側階地為林口台地,東側為台北盆地;淡水河以北,則切穿大屯火山群,並繼續往北延伸至海外。淡水河以南,斷層西側岩層為林口層及更新世的火山岩類,東側則是全新世的沖積層;淡水河以北,斷層兩側皆是更新世的凝灰角礫岩及火山岩流(圖四)。


    前人研究

    Wei et al. (1998)利用五股井的鑽井岩心所取得的熱螢光樣本定年,配合古海水面變化來推算長期沉降速率大約為1-2 mm/yr。

    Huang et al. (2007)假設林口台地(斷層下盤)表面地層能對比到台北盆地(上盤)下第三紀之基盤頂部,且上層之第四紀岩層代表盆地開始沉陷之時間,則表示過去400 ky以來垂直錯移了約900 m,長期垂直滑移速率為2.25 mm/yr。


    野外調查

    莊釗鳴(2010)於林口溪河岸觀察到林口台地剖面,露頭高約31公尺,頂部為約3公尺厚的沉積物,風化程度高,土壤呈橘紅色,含鐵核及黏土層,其下為顆粒支持的礫石層。本研究由土壤風化程度推估年代應老於500 ky(圖五)。

    於林口溪河岸觀察林口台地紅土,推估年代應老於500 ky。照片位置標示如左圖藍色圓點。(WGS84座標:121.367477,25.094220。)


    活動速率與再現週期

    Huang et al. (2007)由鑽井資料得知斷層垂直錯移了約900 m,此外,林口台地頂部高度約150 m,盆地底部深度約600 m,垂直落差750 m,因此斷層上下垂直錯移量約750-900 m。盆地下第三紀基盤年代約400 ky (Huang et al., 2007),林口台地由風化程度推估年代應不老於800 ky。假設林口台地(斷層下盤)表面地層能對比到台北盆地(上盤)下第三紀之基盤頂部,且上層之第四紀岩層代表盆地開始沉陷之時間,則表示斷層400-800 ky以來垂直錯移了約750-900 m,斷層垂直滑移量為0.94-2.25公厘/年。假設斷層角度為60度,換算沿斷層面滑移速率為1.09-2.60(1.85 ± 0.76)公厘/年。由經驗公式計算單一事件滑移量假設為1.33公尺,則活動再現週期為510-1220年,詳細參數如表一所示。


    表一:山腳斷層參數表。

    斷層名稱 斷層種類 長度(km) 傾角(deg) 深度(km) 寬度(km) 面積(km2) Mw Mo
    1025 dyne-cm
    平均滑動量(m) 平均速度(mm/yr) 活動週期(yr)
    山腳斷層 Normal Fault 54.1 50 - 70 (depth 0-7 km)
    35 - 55 (depth 7-10 km)
    20 - 40 (depth 10-13.76 km)
    Upper segm.: 0 - 7 (± 0.5)
    Middle segm.: 7 (± 0.5) - 10 (± 1)
    Lower segm.: 10 (± 1) - 13.76 (± 2)
    13.44 - 32.61 727.1 - 1764.2 6.85 - 7.24 (W&C)
    6.86 - 7.30 (Y&M)
    23.44 - 110.92 1.07 - 2.10 1.10 - 2.94 360 - 1910

    A斷層面之寬度由計算所得。

    B斷層面之面積由計算所得。

    C矩震級(moment magnitudes)W&C為參考Wells & Coppersmith (1994)的公式計算所得:(適用於逆斷層)、(適用於走向滑移斷層)、(適用於正斷層),其中A為斷層面之面積(Wells and Coppersmith, 1994)。Y&M為參考Yen & Ma (2011)的公式計算所得:,其中A為斷層面之面積,H=35 km,β=6.9,const.=4。

    D地震矩(seismic moments)由計算所得。

    E單一事件滑移量由計算所得,其中為斷層面積,為單一事件滑移量,

    F再現周期由計算所得。


    Huang, S.-Y., Rubin, C. M., Chen, Y.-G., and Liu, H.-C. (2007) Prehistoric earthquakes along the Shanchiao fault, Taipei Basin, northern Taiwan. J. Asian Earth Sci., 31, pp.265-276

    Wei, K., Chen, Y.G., and Liu, T.K. (1998) Sedimentary history of the Taipei Basin with constraints from thermoluminescence dates. J. Geol. Soc. China, 41(1), 109-125.

    Wells, D. L., Coppersmith, K. J. (1994) New empirical relationships among magnitude, rupture length, rupture width, rupture area, and surface displacement. Bull. Seis. Soc. Am., 84, 974-1002.

    Yen, Y. T., and Ma, K. F. (2011) Source-scaling relationship for M 4.6-8.9 earthquakes, specifically for earthquakes in the collision zone of Taiwan. Bull. Seismol. Soc. Am., 101, 464-481.

    莊釗鳴(2010)林口台地大南灣層的沉積環境,國立臺灣大學地質科學研究所碩士論文,共62頁。