三義斷層

三義斷層北起苗栗大湖,往西經銅鑼至三義鄉,再往南經大安溪、台中后里、大甲溪、至豐原市(圖一),走向為東北偏北,斷層往北於三義鄉轉為東西向,全長約29.8公里,為向西逆衝的逆斷層。斷層沿線於三義、后里有階地分布(圖二、圖三),斷層上盤出露的岩層有東坑層、桂竹林層,下盤則以紅土台地堆積層與沖積層為主(圖四)。

    前人研究

    儘管地調所的台灣活動斷層分布圖中含三義斷層,也有三義斷層破裂位置的調查與漕溝開挖(林啟文等人,2008),但其滑移速率仍是未知的。


    野外調查

    大甲溪北岸縱貫鐵路新山線隧道口出露一大片露頭,自大甲溪南岸遠觀露頭發現灰白色砂層逆衝至紅褐色礫石層中(表一1),前人認為此為三義斷層之斷層帶,斷層帶中有斷層泥與斷層角礫,斷層位態為北偏東44-60度,傾角33-47度向南傾(林啟文等人,2008)。大甲溪以北為后里台地,於后里台地東側之后里火車站東方有一隆起階地,階地上有一槽溝,名為后里槽溝(陳文山,未發表),由槽溝觀察階地土壤風化程度,土壤呈橘紅色,估計階地年代應為100-500 千年(表一2)。此階地西側崖為三義斷層之斷層崖,現地量測崖高達56.7公尺(表一3),由DEM量測崖高約70 - 80公尺(圖四)。


    表一:野外調查地點與照片,照片位置標示於圖三。

三義斷層 照片 描述 座標位置
1
(1)大甲溪北岸露頭。砂層逆衝至礫石層中,往西砂層尖滅於礫石層中。自大甲溪南岸向北拍攝。 WGS84座標:120.73646,24.28063
2
(2)由槽溝觀察階地土壤剖面,土壤呈橘紅色,年代應為100-500 千年。 WGS84座標:120.73731,24.30553
3
(3)三義斷層之斷層崖,現地量測崖高為56.7公尺。自內東路向東北拍攝 WGS84座標:120.73704,24.30066
...
圖五:地形剖面線


剖面線位置標示於圖三,資料取自DEM。


    活動速率與再現週期

    由后里台地東側槽溝開挖觀察階地土壤剖面,階地年代為100-500 千年,由DEM量測階地西側斷層崖崖高,高差約70 - 80公尺,計算斷層之垂直滑移速率為0.14 - 0.80公厘/年。假設斷層角度為10 - 20度,換算沿斷層面滑移速率為0.41 - 4.61公厘/年。由經驗公式計算單一事件滑移量假設為1.04 - 2.25公尺,則活動再現周期為230 - 5490年,詳細參數如表二所示。


    表二:三義斷層參數表。

    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)
    三義斷層 Reverse Structure 29.8 10 - 20
    7 - 11 20.47 - 63.35 610.01 - 1887.83 6.84 - 7.28 (W&C)
    6.79 - 7.34 (Y&M)
    22.65 - 127.35 1.04 - 2.25 0.14 - 0.80 230 - 5490

    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。


    林啟文、盧詩丁、石同生、林偉雄、劉彥求、陳柏村 (2008) 台灣中部的活動斷層─二萬五千分之一活動斷層條帶圖說明書─三義斷層。經濟部中央地質調查所特刊,第21號,第21-32頁。

    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.