4-1 前言
縱谷斷層是中央山脈與海岸山脈的交界，也是歐亞大陸板塊與菲律賓海板 塊的板塊邊界斷層。徐鐵良（1956）依據縱谷兩側地質特性差異及地形特徵，推 測縱谷內存在一向西逆衝的「台東縱谷斷層」；畢慶昌（1965；Biq, 1965）稱為
「海岸山脈斷層」，與西側的「中央山脈斷層」並稱。陳文山與王源（1996）則 將海岸山脈西緣形成寬廣的逆衝斷層帶稱為「花東縱谷斷層帶」。之後，依據斷 層活動特性，再將縱谷斷層分為四個區段，由北而南為嶺頂斷層、瑞穗斷層、池 上斷層與利吉斷層（含鹿野斷層）。利吉斷層長約 20 公里，北起鸞山（瑞源河 階南側）沿卑南大溪向南延伸，經山里至岩灣再轉為東南向，推測由太平溪出海
（圖 4-1、圖 4-2）。
圖 4-1、利吉斷層與鹿野斷層條帶地質圖（經濟部中央地質調查所，2010）。
（TWD67）
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圖 4-2、利吉斷層與鹿野斷層分布圖。（TWD67）
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4-2 利吉斷層野外產狀
利吉斷層北從鸞山向南越過卑南大溪，至卑南山東側的山里（卑南大溪西 岸）；由山里向南沿卑南大溪至南側的岩灣（圖 4-1、圖 4-2）。在鸞山（圖 4-3、
圖 4-4）、山里（圖 4-4）以及岩灣（圖 4-6；照片位置見圖 4-2）都可見到利吉 層朝西逆衝至卑南礫岩之上。鸞山與岩灣剖面顯示，利吉斷層之上堆積了河階或 扇階礫石層，位於鸞山的溪谷剖面可見兩者間的關係，斷層並未截切河階或扇階 礫石層（圖 4-3）（紀權窅，2006）。
圖 4-3、鸞山附近溪谷中利吉斷層露頭。可見利吉層逆衝至卑南山礫岩之上，但 未截切上伏扇階礫石層，顯示礫石沉積後斷層未有活動（位置見圖 4-2）。
圖 4-4、卑南大溪東岸利吉斷層露頭（位置見圖 4-2）。
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圖 4-5、山里扇階北側利吉斷層露頭。斷層由地形交界處往南延伸，在扇階上形 成 1.5 公尺高的小崖（位置見圖 4-2）。
圖 4-6、岩灣河階北側利吉斷層露頭。河階礫石層分別不整合在利吉層與卑南山 礫岩上。（a）河階東北側的卑南大圳公園下的利吉層，（b）河階西北 側階崖出露卑南山礫岩。利吉層與卑南山礫岩之間的斷層被河堤覆蓋（位 置見圖 4-2）。
39 些鑽井有鑽取利吉層的井有 PN01、PN02、PN03、TT(RW) 04、TT(RW) 05 等井。
因此可判斷這些鑽井地點都位在利吉斷層上盤，所以本研究設定的井位都在上述 井位的西側。
本研究在河階區域內共選取三個場址位，由北而南分別為；臺東監獄岩灣 技能訓練所（LZ3-1、LZ3-2、LZ3-3），岩灣國小（LZ2-1、LZ2-2）以及臺東火 車站（LZ1-1、LZ1-2、LZ1-3、LZ1-4、LZ1-5）（圖 4-7）。每處各有 2-5 孔鑽 井，多數井深度為 50 公尺。
臺東火車站場址（LZ1）位於臺東鐵路車站南側，排鑽剖面橫跨鐵道，有三 孔鑽井為 LZ1-1、LZ1-2、LZ1-3；以及另在車站前方空地設定兩孔鑽井為 LZ1-4、
LZ1-5。岩灣國小場址（LZ2）位於岩灣國小及臺東火車站機廠，LZ2-1 井位在國
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分布於 Lz1-2、Lz1-4、Lz1-5 岩芯中。部份粉砂層中夾泥質紋層（Lz1-4），具平 行紋理。粉砂層中生物擾動輕微至無，而泥層具明顯生物擾動。粉砂層中偶有貝 屑。泥層及粉砂層中具多處剪切面，剪切面角度以 35-45°及 60-70°兩組剪切面為 主，偶有角度小於 25°的剪切面。
此海相地層經超微化石分析，指準化石有 G. oceanica 與 P. lacunosa，屬於 更新世 NN19 帶（表 4-1），由於沉積物含有片岩等變質岩，與八里灣層不同，
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卑南山礫岩層（Bns）：
淘選度尚可的顆粒支持結構礫石層。礫石為變質砂岩、板岩或大理岩，礫 石層充填淺黃色的細至中砂，礫石層已傾斜。部分層位夾有薄層中砂層（Lz3-3），
砂層偶有剪切構造。
卑南山礫岩屬於晚更新世的陸相河流礫石層，夾有透鏡狀砂體，上覆於板 岩層之上，受利吉斷層與鹿野斷層構造作用影響，形成傾斜的礫石層。
利吉層（Lz）：
利吉層岩性具強烈剪切的泥岩，夾大量外來岩塊，有砂岩、火成岩及蛇綠 岩系岩石。岩芯的剪切泥岩中夾大量砂岩岩塊，出露於 Lz2-1、Lz3-1、Lz3-2 井 中。剪切面角度以 35-45°及 55-65°兩組構造為主，偶有 20°以下或 70°以上的剪 切面。
圖 4-7、本計畫鑽井與前期鑽井位置圖，以及斷層位置圖（紅線）。白色圈的鑽 井的岩盤為利吉層，藍色圈的鑽井的岩盤未見利吉層。
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4-3-1 臺東火車站（LZ1）
此場址可再分兩處，第一處位在車站南側，地形崖位在鐵道西側，由於臺 東鐵路車站已經大規模開挖整地，推斷原來的地形崖應位在鐵道附近，所以鑽井 位在鐵道兩側（圖 4-7）。LZ1-3 井位在鐵道西側，LZ1-2 與 LZ1-3 井位在鐵道 東側；LZ1-2 井鑽取深度至 103 公尺，在 64.9 公尺處鑽入海相地層（Oc），LZ1-1 與 LZ1-3 井位在 LZ1-2 井兩側，鑽取深度各為 50 公尺，未發現其它地層（圖 4-8；
附錄一）。由於 LZ1-2 井的海相地層具有密集的剪切構造，本調查認為此剪切構 造應與鄰近利吉斷層的活動有關，推測利吉斷層跡位於 LZ1-2 井西側。
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圖 4-8、臺東火車站鑽井剖面(1)：臺東新火車站南側 100 公尺處，LZ1-3 井位在博物館月型石遺址東側約 20 公尺的鐵道西側；LZ1-1 與 LZ1-2 井位於鐵道東側。圖中照片為 LZ1-2 井 44-48m 鑽井岩芯，顯示沖積扇礫石與海相砂泥沉積層接觸。
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場址另一處位在臺東新火車站前方廣場與花圃，有 LZ1-4 與 LZ1-5 兩孔鑽 井；此兩孔岩芯岩性與 LZ1-2 井相同，表層為 Ha 沖積扇礫石層，不整合在 Oc 海相沉積層之上。Oc 海相沉積層中具密集的剪切構造，地層傾角約 50°（圖 4-9；
附錄一）。研判這些密集的剪切構造受利吉斷層作用，而利吉斷層跡應位在 LZ1-5 井西側，可能在鐵道附近（圖 4-7）。
圖 4-9、臺東火車站鑽井剖面(2)：LZ1-4 與 LZ1-5 井位於火車站前方廣場與花圃，
礫石層下為海相沉積層。
圖中照片 a 為 LZ1-5 井 40-44m 鑽井岩芯，海相砂礫(礫石為貝殼破片)沉 積層；照片 b 為 LZ1-4 井 36-40m 鑽井岩芯，顯示沖積扇礫石與海相砂泥 沉積層接觸。
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圖 4-10、岩灣國小鑽井剖面：LZ2-1 與 LZ2-2 井相距約 100 公尺，利吉斷層跡位於兩者之間。圖中照片 a 為 LZ2-2 井 8-12m 鑽井岩芯，
卑南山礫岩層，礫石傾斜排列；照片 b 為 LZ2-1 井 16-20m 鑽井岩芯，利吉泥岩層，遍佈剪切面。
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圖 4-11、臺東監獄岩灣技能訓練所鑽井剖面：LZ3-2 井於 30.1 公尺深鑽穿利吉斷層。圖中照片 a 為 LZ3-3 井 24-28m 鑽井岩芯，卑南 山礫岩層，礫石傾斜排列；照片 b 為 LZ3-2 井 28-32m 鑽井岩芯，鑽井穿透利吉泥岩層於 31.2m 進入卑南山礫岩層；照片 c 為 LZ3-1 井 4-8m 鑽井岩芯，顯示河階礫石與利吉層接觸。
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4-4 斷層跡調查與 e-GPS 量測
從之前的調查表示岩灣河階以北區域，利吉斷層的斷層跡大多位在卑南大 溪河床中，僅在鸞山與山里兩地出露，因此針對兩處露頭位置進行 e-GPS 量測
（圖 4-12），此段斷層之位置較為確定，推測斷層跡位置的誤差約 20 公尺。除 此兩處露頭之外，岩灣河階的斷層跡因有鑽井控制，依據井位的 GPS 定位推測 斷層跡位置的誤差約 50 公尺。而其餘位於河床中的斷層跡都屬於推測，推測斷 層跡位置的誤差約 200 公尺或以上。
本調查結果對於利吉斷層位置有些微修正，主要在利吉村地區，之前將利 吉斷層跡由山里延伸至利吉村附近，但經本次調查發現利吉村河階之下的岩盤皆 為利吉層，可以延伸至卑南大溪河岸，並未發現卑南山礫岩層，因而認為利吉斷 層跡應該位於卑南大溪河床中。因此斷層跡通過山里河階（卑南大溪右岸）後，
沿著卑南大溪河床朝西南延伸穿過岩灣河階，之後進入臺東平原時的位置不明。
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圖 4-12、利吉斷層斷層跡量測依野外露頭（綠色圓圈）及鑽井（黃色圓圈）位置 所定。
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陳宏宇等（Chen et al., 2013）在利吉斷層兩側進行 GPS 量測（1992-2010 年；圖 4-13），測量分為三個區域，瑞源－鸞山地區、龍田－山里地區，及利吉
－岩灣－臺東市地區；以下就依量測結果進行對於斷層跡位置的討論。
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圖 4-13、利吉斷層與鹿野斷層兩側 GPS 測量結果（Chen et al., 2013）。
4-5-1 瑞源－鸞山地區（圖 4-14）：
本區的 GPS 速度場（圖 4-14(c)）為結合池上斷層與利吉斷層的分析結果，
兩條斷層的分界位在瑞源河階南側（圖 4-14 藍色虛線），所以本研究將圖 4-14(c) 重新以紅色實線與虛線繪製，代表利吉斷層兩側 GPS 的水平變動量，可以發現 近期的變動位置大致與利吉斷層位置相當。
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圖 4-14、瑞源－鸞山地區 GPS 量測結果（Chen et al., 2013），重繪利吉斷層與 全新世斷層活動位置。原圖(c)的 GPS 資料是函蓋池上斷層與利吉斷層 兩側資料的結果。圖(c)的紅色實線與虛線是利吉斷層兩側的變動速率 （原圖中部份測量點函蓋了池上斷層）。藍色垂直實線為池上斷層位置 （圖(b)），綠色垂直虛線為近期斷層的活動位置。
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4-5-2 龍田－山里地區（圖 4-15）：
龍田剖面（B-B）的利吉斷層兩側 GPS 速度場呈明顯變化，全新世斷層活 動位置位在利吉斷層下盤（西）的卑南大溪河床。山里剖面（C-C）的 GPS 最大 變動位置在 S212 站西側，而利吉斷層斷層跡位在 S217 與 S212 站之間，顯然全 新世以來最大變動位置在利吉斷層下盤（西）的卑南山礫岩層中，與利吉斷層斷 層跡不吻合。
圖 4-15、龍田－山里地區 GPS 量測結果（Chen et al., 2013）。
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圖 4-16、利吉－岩灣－臺東市地區的 GPS 量測結果（Chen et al., 2013）。
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圖 4-17、利吉斷層(紅線)與全新世斷層(綠線)活動位置。紅色五邊型是碳十四採 樣位置。淡藍色塊為海階，黃色塊為河階，棕色塊為扇階，粉紅色塊為 紅土階地。
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估算利吉斷層的滑移速率首先必須獲得長期抬升速率以及斷層面傾角，目 前本研究利用利吉斷層上盤河階的年代以及河床面與階地面的比高來估算長期 抬升速率。另外，本研究再利用此區域在近數十年以來的地震震源分布與震源機 制，以及淺層鑽探岩芯的剪切面傾角推估利吉斷層在淺層斷層面傾角。
首先從前人研究本區域地震震源分布的結果（Kuochen et al., 2004, 2012；
圖 4-18，圖 4-19）， 顯示利吉斷層在深度三十公里以上的傾角約五十多度朝東。
另外，本研究於岩灣地區進行 10 孔鑽井，剪切面傾角於 Lz1-2、Lz1-4、Lz1-5、
Lz3-1、Lz3-2 井都具 35°-45°及 55°-65°兩組剪切構造，LZ2-1 與 LZ2-2 井的剪切
Lz3-1、Lz3-2 井都具 35°-45°及 55°-65°兩組剪切構造，LZ2-1 與 LZ2-2 井的剪切