新城斷層
新城斷層南起苗栗頭份，往東北經新竹縣寶山鄉、新竹市東區、竹東、竹北、芎林，最後往東至關西（圖一），大致呈東北東走向，全長約28.5公里，為向西北逆衝的逆斷層（圖二、圖三）。斷層沿線階地群主要分布於頭前溪南岸，依高度可分為五個階地群（陳文山等，2003）（圖五），越遠離頭前溪階面高度越高，形成年代越久。斷層往南進入竹東丘陵，為頭前溪與中港溪之間的切割台地。階地群岩層為店子湖層，丘陵區岩層為頭嵙山層與卓蘭層（圖四）。
前人研究
地調所的新城五號井（位置見圖五）井深7.5公尺（對應至斷層上盤）及17.9公尺（對應至斷層下盤）處皆可看到風化的礫石土層和基盤的交界，若此二交界面原對比相同的地表面，則斷層垂直抬升量為10.4公尺，經井中貝殼及有機沈積物碳十四定年得知年代大於28540 ± 260 yr，因此垂直抬升速率至少為0.37公厘/年，若斷層角度34°（頭前溪露頭量測），滑移速率至少為0.7公厘/年。另外，LT2階地（位置見圖五）被斷層垂直錯動35公尺，若階面年代寬估不老於四萬年，則垂直抬升速率為0.88公厘/年，滑移速率不超過1.6公厘/年。綜合以上資訊，推估新城斷層滑移速率為0.7-1.6（1.15 ± 0.45）公厘/年（石同生等，2003）。
陳文山等（2003）量測Lt3階地（位置見圖五）垂直錯動70公尺，由光螢光定年得知階地年代為63.4-66.9 ky，因此垂直抬升速率為1.075 ± 0.025公厘/年。
Chen et al. (2004)利用震測剖面圖（位置見圖五）研判卓蘭層錯動1400公尺，頭嵙山層年代約2 Ma，若此年代代表卓蘭層沉積間斷的年代，則斷層滑移速率為0.7 mm/yr。
野外調查
工研院位在LT1階地，此階被新城斷層截切形成東高西低的地形，而工研院位在斷層上盤(東側)處(圖五)。自工研院正門口穿越馬路(中興路四段)至農田為一陡坡（表一1），現地量測崖高至少有26公尺，陡坡兩側皆有延續性。本研究利用數值高程模型針對同一階地量測崖高，垂直高差約38 - 42公尺。此階地部分被河流截切，於光明路的橋下河流旁可觀察階地紅土露頭剖面，露頭中有礫石層，礫石層之上為紅土，依紅土風化程度研判階地形成年代約30 - 150 ky（表一2）。
頭前溪南岸於中正橋下游約400公尺處可觀察新城斷層露頭，露頭中底岩向西逆衝至礫石層之上，此礫石層由碳十四定年得知其沉積年代為270 ± 35 yr BP（陳文山等，2003），顯示自礫石層沉積後至今約300年內斷層曾經活動過。斷層角度約45度，垂直滑移量約6公尺，其上覆蓋另一層未被錯動過的礫石層（表一3）。
表一：野外調查地點與照片，照片位置標示於圖三
| 新城斷層 | 照片 | 描述 | 座標位置 |
|---|---|---|---|
| 1 |
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(1)河階被斷層錯動而形成的崖，於工研院正門向東南方拍攝。 | TWD97座標：254075，2741187 |
| 2 |
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(2)階地紅土剖面。礫石層之上覆蓋著紅土，推估年代30 - 150 ky。照片向東拍攝。 | TWD97座標：256021，2740137 |
| 3 |
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(3)新城斷層露頭，位於頭前溪南岸。斷層角度約45度，垂直滑移量約6公尺。照片向南拍攝。 | TWD97座標：255417，2742245 |
活動速率與再現週期
由數值高程模型量測LT1階地被斷層垂直錯動38 - 42公尺，由階地紅土風化程度推測階地形成年代約30-150 ky，顯示自階地形成後斷層垂直錯動38 - 42公尺，其垂直滑移速率為0.25 - 1.40公厘/年。假設斷層角度為20 - 40度，換算沿斷層面滑移速率為0.39 - 4.09公厘/年。由經驗公式計算單一事件滑移量假設為0.90 - 1.55公尺，則活動再現周期為220 - 3970年，詳細參數如表二所示。
表二：新城斷層參數表。
| 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) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 新城斷層 | Reverse Fault | 28.5 | 20 - 40 | 10.86 - 14.86 | 16.90 - 43.45 | 481.65 - 1238.32 | 6.74 - 7.11 (W&C) 6.68 - 7.09 (Y&M) |
13.03 - 57.54 | 0.90 - 1.55 | 0.39 - 4.09 | 220 - 3970 |
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。
石同生、盧詩丁、林偉雄、李元希 (2003) 新城斷層定位與斷層活動性研究。經濟部中央地質調查所特刊第十四號，第37-52頁。
陳文山、劉力豪、顏一勤、楊小青、李龍昇、游能悌、張徽正、石瑞銓、陳于高、李元希、林偉雄、石同生、盧詩丁 (2003) 新城斷層的古地震研究。經濟部中央地質調查所特刊第十四號，第11-23頁。
Chen, Y.-G., Shyu, J. B. H., Ota, Y., Chen, W.-S., Hu, J.-C., Tsai, B.-W., Wang, Y. (2004) Active structures as deduced from geomorphic features: a case in Hsinchu Area, northwestern Taiwan. Quat. Int., pp.189-199.
Wells, D. L. and K. J. Coppersmith (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.