如圖 3-5 所示(李錦發等人，1999)，台北盆地係由新莊、嵌腳及台北等三條斷 層所夾的斷層楔盆地，由於菲律賓海板塊與歐亞大陸間在台灣成一斜碰撞系統，
並受往北隱沒的下拉作用，因此東北~西南走向的斷層線在逆衝作用中。帶有左 移的橫移分量。在帶有左移分量的三條斷層所夾的楔形地塊上發育了發散性的斷 層楔盆地(Lee et al.，1996)，現今的主要位移帶為新莊斷層。
圖 3-5 台北盆地成因示意圖。將台北盆地沈積物撥開後之構造形 貌，由於帶有橫移分量的主要位移帶新莊斷層的發散作用，引起西北向 樹林、更寮斷層的張裂，進而使盆地往下掉，接受大漢溪、新店溪等沈 積物的沈積。目前為止所知盆地最深處約於五股附近，深約 680 公尺左 右。(摘自李錦發等人，1999)
台北盆地為一種分岔斷層所形成之發散性斷層楔盆地(divergent fault wedge basin) (李錦發與蘇泰雄，1994)，山子腳構造與新莊構造位於此種發散性斷層楔 形盆地頂端處，如圖 3-6 所示(李錦發等人，1999)，因分岔點受到較大應力擠壓 而形成山子腳與新莊背斜構造，然後在往外發散過程中盆地漸拉開而接受沈積 物，盆地拉開過程中西北-東南向的正斷層扮演著重要的角色。在山子腳與新莊 背斜構造上亦可發現西北~東南向的斷層如新莊構造的樹林斷層與更寮斷層。
台北斷層與嵌腳斷層所夾的斷層楔形盆地形成在先，楔形頂點因受到較大的 擠壓應力，而形成山子腳構造，隨著應力往外發散而漸漸拉開形成盆地，在山子 腳構造上產生西北東南向的正斷層，在其東北方正斷層往下掉並下陷形成盆地，
接受沈積物供應。而後隨應力往西北方向傳遞，逆衝斷層前緣的前移，使得構造
較大的擠壓應力，而新莊構造開始發育，往外發散過程中，也使此構造產生樹林 斷層與更寮斷層的正斷層作用，隨往東北方向的發散作用，而將五股地區拉開成 盆地的最深部分。
圖 3-6 台北斷層與嵌腳斷層所夾分岔斷層系統頂端的山子腳構造，已露出地 表。而嵌腳斷層與新莊斷層所夾分岔斷層系統頂端為新莊構造，仍在 盆地沈積物底下(李錦發等，1996)。此兩構造均為雙傾沒的背斜構造，
且在與長軸背斜直交的方向上均發育有正斷層。(摘自李錦發等，1999) 山腳斷層為歷來學者所認為造成台北盆地的主要構造，而丹桂之助認為盆地 下的礫石層應與林口台地的礫石層同屬一層，因此「推論」盆地西緣有一山腳斷 層，並認為台北盆地係由山腳斷層陷落所造成的一個構造盆地。但時至今日，無 論野外露頭、地球物理探勘或地質鑽探等調查結果，都未曾有學者能明確的確認 它的存在。在地調所高速公路五股交流道之鑽探岩心中，可見沈積同時的正斷層 頻繁出現，而所謂的山腳斷層應是這些一面沈積一面往下掉的小斷層長期累積下 來的結果。但是王乾盈等人(見王乾盈與孫志財，1999)卻認為山腳斷層活動之可 能性極大。本報告基於以下兩個原因，認為山腳斷層發生大規模斷層錯動之可能 性不大，第一個原因係採用李錦發等人之看法，他們認為雖然新莊—山腳斷層為 主要之位移帶(此結果與王乾盈等之結論相同)，但卻係長期累積下之結果，即使
有斷層錯動也不至於一次就錯動量很大，因此其規模亦隨之不會很大。第二個原 因係基於力學的理由，一個正斷層發生錯動，一定是被動滑落而不是主動產生，
因此正斷層發生錯動不會單獨發生，一定是在別處逆斷層主動發生錯動後，此正 斷層才會可能被動滑落產生錯動，否則其單獨發生之可能性只有為緩慢滑落而 已，同時即使正斷層發生錯動，其引發之地震並不可怕，此乃因為移動震源 (moving source)之輻射圖案(radiation pattern)恰巧為較小的耳垂(side lobe)對著地 面方向，全世界尚未發生有正斷層地震引致災難性之後果。基於以上兩個原因，
本報告排除模擬此正斷層可能發生巨量錯動之情形。另外有些學者認為更新世以 後，受到沖繩海槽的順時針轉向及向西延伸之影響，台灣北部的大地應力最大主 應力軸同時成順時針轉向南北方向，且水平擠壓應力逐漸減弱，東西向水平伸張 的應力逐漸取代擠壓應力而形成影響台灣北部地殼的主要大地應力。因此認為在 水平伸張力為主的大地應力作用下，台灣北部各主要逆斷層(例如台北斷層)再度 活動的可能性較低。但李錦發等人(李錦發等，1999)卻認為從台灣北部的地體構 造環境來看，雖然第四紀以來台灣北部地區應力場在改變，但是什麼樣的機制導 致此應力場改變呢？台灣北部地區何處有拉張的地體構造環境呢？綜觀台灣北 部唯一能找到的張裂地體構造環境為沖繩海槽的擴張作用，也因此大部分之學者 都認為台北盆地的形成亦為受沖繩海槽的弧後擴張所致，但均未考慮到沖繩海槽 張裂方向與台北盆地拉張的方向並不一致，亦和一般學者認為造成盆地下沈的山 腳斷層方向不同，再者沖繩海槽從蘭陽平原進入台灣後即漸消失或轉換成其他構 造，而蘭陽平原與台北盆地間尚且隔著雪山山脈與西部麓山帶的岩層，其間並未 有任何研究指出這些岩層中有與沖繩海槽張裂有關的較新期正斷層系統出現，因 此本報告認為所謂水平伸張應力，只有在山腳斷層附近觀察到而已，此乃因逐漸 滑落的緣故，但此係局部的情形而非全部台灣北部皆處於水平伸張應力場，否則 雪山山脈北部與西部麓山帶應該發現有新期的正斷層系統出現，同時本報告認為 在這些地區仍然處於西北東南向的壓縮應力階段，因此台北斷層仍然還是有發生 逆衝錯動之可能。雖然王乾盈等學者(王乾盈，孫志財，1999)認為台北斷層之主 要斷層並未切穿上覆之松山層，代表此斷層至少兩萬年來並未活動，但本報告卻 認為在兩萬年當中也是有可能發生過未貫穿地表之錯動，不能單憑其未切穿松山 層就認定其並未活動。且其埋置在松山層底下，很難用 GPS 監測網測得其活動。
同時他們亦發現台北斷層兩側岩盤深度落差極大，在台大附近基隆路東側及西側 不到一公里，岩盤深度相差即達一百公尺，此正足以顯示台北斷層是一個很大的 弱面，很容易滑動，在歷史上必定發生過許多次地震，逐次累積後才會有落差達 一百公尺之結果。有鑑於逆衝斷層地震之災害性，因此本報告擬進行模擬台北斷 層隱藏性逆衝錯動之地表運動，雖然目前並無跡象顯示其再度處於壓縮應力增加 之階段，但卻是唯一可能發生災害性地震之處。
若以盆地最深處沿東南至西北方向垂直剖面來看，利用幾個深井資料大約可 看出盆地之第四紀土層之深度變化如圖 3-7 所示，其中第四紀土層之性質較為明 確，但第三紀基岩盤以下至 13 公里處(為本報告所模擬之震源深度)的材料性質
及分層則沒有學者進行研究，故無從得知。對此本報告只能逕行作一些合理假 設，因此本報告最後採用之盆地分層及其材料性質如表 3-1 及圖 3-8 所示。
井號 井名 鑽探時間 基盤深度(m) 鑽井深度(m)
WK-1 五股一號井 E 1999 679 760
WK-2 五股二號井 1998 45 60
WK-3 五股三號井 1998 164 164.7 SC-1 三重一號井 1996 244.9 300 NP-1 新公園一號井 1975 213.35 260.7 LCL-2 六張犁二號井 1955 51.8 248.6 圖 3-7 從鑽探岩心資料所繪出之台北盆地西北~東南方向垂直剖面示意圖。台
北盆地的深井資料表中，新公園一號井為台北盆地地盤下陷之鑽井，
六張犁二號井為南港煤田探勘之鑽井，五股一號井 E 位於五股一號井 旁為 88 年度加深之鑽井(摘自李錦發等，1999)
表 3-1 模擬台北盆地最深處沿東南至西北方向垂直斷面上之波速與密度結構 P 波波速 km/sec S 波波速 km/sec 密度 g/cm3
第四紀土層 1.2 0.6 1.7
Layer 1 3.0 1.2 1.9 Layer 2 3.8 2.0 2.1 Layer 3 4.7 2.6 2.3 第
三 紀 岩
層Half space 5.6 3.2 2.5
-6 -4 -2 0 2 4 6 -2
-1
0
1
2 3
4
5
6
7
第 四 紀 土 層 Lay er 1
Lay er 2
Lay er 3
half s pac e
假定位於圖 3-8 之台北盆地邊緣之台北斷層發生與第二章所述相同形式之斷 層錯動，則依 3-2 節所述之分析方法可計算出此代表性速度脈衝於台北盆地內之 傳播情形。圖 3-9 至圖 3-14 分別表示盆地內不同測站水平方向及垂直方向上之 地表位移、速度與加速度波形，由各圖中可看出盆地的存在使得地震的延時明顯 增長，同時可看出其在時間域中之盆地聚散焦效應。至於若要探討此代表性速度 脈衝地表運動對盆地內各場址上結構物之衝擊，此可將圖 3-13 之水平向加速度 歷時進行計算其彈性速度反應譜如圖 3-15 所示。將圖 3-15 與圖 2-13 中盆地不存 在時，下盤區域之速度反應譜比較，可發現中長週期之譜需求明顯增加，且脈衝 影響範圍明顯擴大，此乃因為盆地之共振放大與聚焦效應所致。
圖 3-8 台北盆地東南至西北向垂直剖面上之分層及其與 有限元素網格間之關係圖
圖 3-9 盆地內不同測站沿水平方向上之地表位移波形
0 5 10 15 20 25 30
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-6
-5
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-3
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-1
0
1
2
3
4
5
6
7
Time (sec) Loc
ati on m(k )
ux
圖 3-10 盆地內不同測站沿垂直方向上之地表位移波形
0 5 10 15 20 25 30
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Time (sec) Lo
cati on m(k )
uz
圖 3-11 盆地內不同測站沿水平方向上之地表速度波形
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Time (sec) Loc
ati on m(k )
vx
圖 3-12 盆地內不同測站沿垂直方向上之地表速度波形
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Time (sec) Loc
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vz
圖 3-13 盆地內不同測站沿水平方向上之地表加速度波形
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Time (sec) Loc
ati on m(k )
ax
圖 3-14 盆地內不同測站沿垂直方向上之地表加速度波形
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Time (sec) Lo
cati on m(k )
az
圖 3-15 近斷層代表性速度脈衝於盆地內引致之速度反應譜分佈