九芎坑斷層
九芎坑斷層北起雲林古坑鄉，往南經嘉義梅山、竹崎、番路至中埔鄉（圖一），走向呈東北偏北，全長約33.6公里，為向西逆衝的逆斷層（圖二、圖三）。斷層沿線多為侵蝕殘丘，階地分布零星，分別於古坑劍湖山、牛稠溪、清水溪、八掌溪、澐水溪旁皆有階地，然而河道旁的階地無明顯斷層崖，唯古坑劍湖山的階地因斷層抬升，促使河流改道而得以保存原始樣貌，因此本研究將針對古坑劍湖山的階地進行量測。斷層沿線的地層主要有頭嵙山層與卓蘭層（圖四）。
前人研究
位於斷層上盤處（華山橋）的古沖積扇經光螢光定年顯示年代為80 ka，由下盤的岩心資料(CCKF-BH-2、CCK-BH-3)得知相同年代（80 ka）的地層在下盤的地下深度平均約44.8公 尺。假設斷層傾角為25度，可得到沿斷層面的滑移量為117公尺，長期滑移速率約1.5 mm/yr（Chen et al., 2009）。
Lin et al.（2007）於大湖口溪觀察九芎坑分支斷層露頭（Fault A），斷層面走向為N16°E，傾角為34°E，粉砂岩層及上覆的礫石層皆被垂直位移2.6 m，換算沿斷層面滑移量為4.7 m；石牛溪同樣也可觀察到Fault A，但缺乏指準層可供測量位移量，下盤礫石層採集到碳樣，經C14定年為16540±150 yr BP，計算分支斷層（Fault A）滑移速率為0.28 mm/yr。
野外調查
石牛溪河道旁有九芎坑斷層出露，砂岩逆衝至礫石層之上，斷層面向東傾斜（表一1）。本研究於劍湖山附近觀察九芎坑斷層崖，劍湖山位在斷層上盤處（表一2、3），由5-m DEM量測崖高為45公尺（圖五剖面A）。大湖口溪自麓山帶流入平原時，因斷層活動使河床抬升，促使河道改道形成近90度的大轉彎（圖三），河道旁有河階發育，階地上因人為開發、植披茂盛不易尋找露頭，僅在大湖口一處民宅後方找到土壤露頭，土壤風化程度不高，估計年代為5-25 ka（表一4），由5-m DEM量測階地崖高為30 - 40公尺（圖五剖面B）。
表一：野外調查地點與照片，照片位置標示於圖三。
| 九芎坑斷層 | 照片 | 描述 | 座標位置 |
|---|---|---|---|
| 1 |
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(1)九芎坑斷層露頭，位於石牛溪。 | TWD97座標：207235，2616230 |
| 2 |
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(2) 因斷層活動抬升形成的崖，位於劍湖山世界旁。 | TWD97座標：206386，2612943 |
| 3 |
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(3)因斷層活動抬升形成的崖，位於劍湖山世界旁。 | TWD97座標：206604，2613043 |
| 4 |
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(4)階地土壤露頭，推估年代5-25 ka | TWD97座標：206419，2611565 |
活動速率與再現週期
本研究於大湖口調查階地，階地年代推估為5-25 ka，由5-m DEM量測斷層崖高，為30-40公尺，則斷層垂直滑移量為1.2-8.0公厘/年。假設斷層角度為20-40度，換算沿斷層面滑移速率為1.87-23.39公厘/年。由經驗公式計算單一事件滑移量假設為0.95-1.66公尺，則活動再現週期為40-890年，詳細參數如表二所示。
表二：九芎坑斷層參數表。
| 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) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 九芎坑斷層 | Reverse fault | 33.6 | 20 - 40 |
10 - 14 | 15.56 - 40.93 | 522.82 - 1375.25 | 6.78 - 7.15 (W&C) 6.72 - 7.16 (Y&M) |
18.41 - 68.39 | 0.95 - 1.66 | 1.87 - 23.39 | 40 - 890 |
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。
Chen, Y.W., Chen, Y.G., Murray, A.S., Watanuki, T., Chen, W.S., Yang, C.C.B., Liu, T.K., Lin, C.W., (2009) Long-term crustal movement caused by the Chiuchiungkeng Fault in southwestern Taiwan: Constraints from luminescence dating. Quaternary International, 199, 15-24.
Lin, C.-W., Hsu, C.-Y., Yu, T.-D., (2007) The Chiuhsiungken fault: a candidate to trigger a hazardous earthquake in western Taiwan. J. Asian Earth Science 30, 390-402.
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.