三義斷層大甲溪北岸峭壁 露頭

經濟部中央地質調查於民國八十七年將三義 斷層列為活動性存疑的活動斷層，之後於民國九十

七年將其更列為一萬年內曾經滑移過的第一類活 動斷層。然而目前我們收集到的三義斷層露頭點報 導，僅苗栗上湖(林啟文、等，2008)、大安溪以北 伯公坑溪(李錦發，1994)以及新台鐵山線大甲溪北 岸(黃鑑水及張憲卿，1994；李錦發，1994)，各處

的露頭皆發現斷層截切更新世以後形成之礫石層。

本研究鎖定露頭狀況最佳，且範圍最廣的新台鐵山 線大甲溪北岸峭壁，對三義斷層進行構造剖析。首 先在露頭面周遭區域，設置地面控制點，以 GPS 靜態測量定位各點空間坐標，同時進行研究區域的 平面 UAV 影像拍攝設定航高 100 公尺以及 120 公 尺，前者航高較低是為 DJI Phantom 3 Professional 規劃，因其感光元件較小解析度也較差(表 1)，為 使 DJI Phantom3 Professional 和 DJI S1000⁺所得影 像空間解析度略同，因而使用二台飛行器以不同航 高飛行。此外我們也以斜向拍攝的方法取得峭壁面

的影像(圖 8)。此模型除可作為斷層地表跡分布的 研判外，亦可供未來三義斷層引致地震地表變形之 研究根據。

4.2.1 地面控制點測量結果和鄰近 區地表模型

我們以內政部一等水準點 B₀₃₀做為基站，將絕

對坐標引至一等水準點 B₀₃₁、A、C、D 和 E 控制 點，進行解算與平差，各控制點解算結果和精度詳 見表 2。

圖 8 三義斷層峭壁露頭的影像拍攝。以 UAV 搭載之相機斜向拍攝峭壁面，透過影像匹配技術生成露頭 峭壁模型

表 2 GPS 靜態測量結果與精度表

控制點

GPS 靜態測量值 精度

東[m] 北[m] 高程(m) 東[m] 北[m] 高程(m)

B031 221782.369 2685595.213 212.23 0.002 0.003 0.006 A 222951.179 2686927.553 252.596 0.002 0.003 0.007 C 223059.532 2686242.788 214.615 0.003 0.003 0.006 D 223326.986 2686234.973 221.814 0.003 0.003 0.007 E 223433.352 2686805.207 284.53 0.005 0.004 0.013

264 航測及遙測學刊 第二十一卷 第四期 民國 105 年 12 月

B031(公告值) 221782.376 2685595.197 212.2378 B031(測量值) 221782.369 2685595.213 212.23

(a)測區台鐵橋，測量其雙向鐵軌寬度以及橋墩距 (b)測區房舍屋頂長度丈量(民房 02)。

圖 9 地物尺寸測量示意圖

表 5 地物尺寸測量結果比較表

測量地物 農航所正射影像測量值(m) 本研究正射影像測量值(m) 差異量

雙向鐵軌寬度 5.564 5.179 -0.385

橋墩寬距 32.285 32.031 -0.254

民房 01 20.048 20.331 0.283

民房 02 29.782 30.530 0.748

AVG 0.417

RMSE 0.533

表 6 地面控制點測量值和 DSM 上地面控制點計算值比較表

控制點 GPS 靜態測量值 DSM 計算值 差異量

東[m] 北[m] 高程(m) 東[m] 北[m] 高程(m) 東[m] 北[m] 高程(m)

A 222951.179 2686927.553 252.596 222951.201 2686927.586 252.451 0.022 0.033 0.145 C 223059.532 2686242.788 214.615 223059.537 2686242.812 214.549 0.005 0.024 0.066 D 223326.986 2686234.973 221.814 223326.965 2686234.984 221.778 0.021 0.011 0.036 E 223433.352 2686805.207 284.530 223433.573 2686805.241 284.506 0.221 0.034 0.024

RMSE 0.129 0.031 0.095

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圖 10 測區彩色點雲模型示意圖。藍色圓球為地面控制點位置，約略均布於測區內。紅線為初步判識的 三義斷層地表跡

4.2.2 影像判釋及地質構造剖析

我們以內政部一等水準點 B₀₃₀做為基站，將絕

對坐標引至一等水準點 B₀₃₁、A、C、D 和 E 控制 點，進行解算與平差，各控制點解算結果和精度詳 見表 2。

本研究所得大甲溪北岸峭壁露頭立面影像如 圖 11b，東西向總長 980 公尺，自河面算起，高度 110 公尺，東側為四百萬年前形成之青灰色砂岩組 成的桂竹林層，西側為較頭嵙山層更為年輕的紅土 化階地堆積層或階地堆積層(Chen et al., 2003)。地 形則由西而東漸升高。與黃鑑水與張憲卿(1994)所 拍攝的露頭照片相較(圖 11a)，明顯地植被覆蓋區 域較廣。結合兩者及地質資料，以立面影像為底圖，

繪製成圖 11c 的立面圖，其上可見數道向東傾斜 的斷層，其中幾道相對錯移量較大，由西至東分別 為斷層 F1、F2 和 F3。斷層 F1 位於台鐵隧道西側 近處，黃鑑水與張憲卿(1994)報導其切穿上部現代 礫石層，且為大甲溪北岸峭壁露頭中發現的最前緣 斷層，故又稱前鋒斷層；F2 位於立面圖西起約 650 公尺處，研判由三道相鄰的分支斷層組成(圖 11d)，

最西側的分支其下盤為黃棕色礫石層，其上盤亦是

中間分支的下盤，為桂竹林層的青灰色砂岩組成，

砂岩上覆有礫石層，其中的礫石受到中間分支斷層 的擾動，可見礫石長軸的變化由離斷層較遠處的近 水平，轉為於貼近斷層處的與斷層近乎平行(圖 11e)，最東側的分支存在於青灰色砂岩中，斷面可 察見，但兩側砂岩未見明顯擾動，可能僅數公分的 錯移量，F2 以西未再有桂竹林層的青灰色砂岩出 現，研判為具最大錯移量的分支斷層，再者，F2 並未切穿上覆 70 公尺的階地堆積層；於立面圖約 700 公尺處，有一斷層發育於礫石層中(圖 11b)，

並無發現該斷層向下延伸至桂竹林層中的證據(圖 11e)。F3 斷層位於約 800 公尺處(圖 11c)，其上盤 為桂竹林層的青灰色砂岩組成，下盤為黃棕色的礫 石層及桂竹林層，下盤礫石層的西側為植被覆蓋約 有一、兩百公尺寬，更西緊鄰厚層的礫石層，推測 植被之下也應為礫石層，斷層頂部為風化層及植被 所覆蓋。綜合以上的判釋結果，由斷層 F1 至 F3 的水平距離，可知三義斷層於本區域之斷層帶寬度 可達 500 公尺以上。此外，F1 前鋒斷層截切近地 表的現代礫石層(黃鑑水與張憲卿，1994)，本研究 認為其為三義斷層帶中最活躍的分支，且最接近由 地形判識的三義斷層地表跡(圖 10)。

(a)民國 83 年的露頭狀況。從圖中清楚可見於隧道西側有一斷層。(照片摘自黃鑑水與張憲卿，1994) (b)本研究立面影像。斜向拍攝之影像，再經影像匹配、立面正射化所得，露頭西半部為階地堆積層，

東半部為桂竹林層的青灰色砂岩。

(c)地質構造立面圖。岩層中可見數道斷層。

(d)、(e)及(f)斷層近照。各位置點標示於(c)。

圖 11 台鐵隧道大甲溪北岸三義斷層峭壁露頭