3-1 前言
恆春半島位在中央山脈最南端，大地構造環境視為中央山脈的雛型，被認 為是南中國海海板塊向東隱沒至菲律賓海板塊形成的增積岩體（陳文山等，
1985；Lundberg et al., 1992）。從南側海域的反射震測顯示恆春半島向南延伸至 巴士海峽，形成一道南北走向的海脊，其西側為一系列斷層面朝東傾、向西逆衝 的逆斷層；其東側為斷層面朝西傾、向東逆衝的逆斷層。這一系列疊瓦狀向東與 向西的逆斷層構成了隱沒帶前緣的增積岩體，此海域的地體構造環境位於臺灣造 山帶最南端，代表西部褶皺－逆衝斷層帶的大地構造雛型（Yu and Lu, 1995）。
陸域上，恆春半島中同樣存在一系列向西逆衝的疊瓦狀逆斷層，與高屏地 區西側海域中的逆斷層構造型態可相比對，由東向西的主要逆斷層有滿洲斷層、
大梅斷層與恆春斷層，其中以恆春斷層錯距最大，為脊樑山脈（中新世）與西部 麓山帶（上－更新世）的界限斷層（圖 3-1）。
地形顯示恆春斷層西側屬於平坦的恆春谷地，谷地西側為向東傾斜的恆春 西台地；斷層東側屬於脊樑山脈。過去數十年來的地質調查，從未有文獻記載恆 春斷層的地表露頭，以往都藉由地形以及兩側岩層差異作為斷層界定的依據，推 測斷層跡分布應鄰近於山麓與平原的交匯處，而近年來的鑽井調查，亦顯示恆春 斷層近地表位置確實位在山麓前緣。依照地形特徵及地層分布，研判斷層走向約 N20ºW。
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圖 3-1、恆春半島地質圖（陳文山等，2005a）。
3-2 前人研究
本研究利用楓港、海口、統埔與南灣地區的鑽井岩芯與海階的研究（圖 3-2）
討論以下二項目標；一、全新世以來，恆春斷層的長期垂直變動速率。二、恆春 斷層朝北的延伸範圍。以下就此四個地區的海階與鑽井岩芯，進行地形、地層岩 性與碳十四年代的描述。
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圖 3-2、恆春半島鑽井岩芯與海階研究區域圖，橘框為鑽井與海階研究區域。
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3-2-1 楓港地區
楓港溪出海口南側海岸地區，出露全新世隆起珊瑚礁，不整合堆積或生長 在晚中新世里龍山層之上，珊瑚礁位在海拔約 17 公尺以下，海拔 17-17.8 公尺出 露此區海拔最高的海灘相生物碎屑層，代表最早期的灘相沉積物，推測沉積當時 高潮線（相當於灘角位置或灘面頂端）位於海拔約 17.8 公尺（圖 3-1）。
Konishi 等（Konishi et al., 1968）於海拔 16 公尺處採集兩個珊瑚樣本進行碳 十四定年，年代為 5,860-5,280 cal BP 與 5,910-5,310 cal BP（圖 3-2，表 3-1），以 及為 7,310-7,070 cal BP（海拔 8.6 公尺；Chen and Liu, 1993；圖 3-2，表 3-1）及 本研究在海拔 16 公尺採集的珊瑚年代為 6,300-6,060 cal BP。從珊瑚碳十四年代 分析，顯示 8.6 公尺至 16 公尺的珊瑚礁約形成於 7,300-6,000 年前，現今此時期 海灘已被抬升至海拔 17-17.8 公尺（圖 3-2）。
恆春斷層由海口北側進入海域之後，朝北延伸是否與潮州斷層連接，將於 討論一節中探討此問題以及此地點的抬升速率。
圖 3-3、楓港南側地區隆起珊瑚礁地質剖面與碳十四定年年代（位置參照圖 3-2）； 年代後括號代表定年資料來源，見表 3-1。
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3-2-2 海口地區（圖 3-1）
恆春斷層北側區段從統埔朝北沿著山麓前緣的一北西走向 30°的筆直斷層 崖至海口，之後進入海域，在海口的斷層上盤（東側）形成隆起珊瑚礁海階，接 近山麓的海階沉積層被後期的沖積扇覆蓋，海階沉積層（含隆起珊瑚礁）不整合 在晚中新世石門層與更新世墾丁層之上（圖 3-3）。海階共形成三個不同高度的 階面，各階面灘角的海拔約 4.8 公尺、19 公尺與 23 公尺，灘角前緣都堆積了海 灘相的生物碎屑層，但大部份階面的剖面都出露原地生長珊瑚礁不整合在岩盤之 上的產狀。
海階範圍分布相當廣泛，多處河谷兩側都出露良好的剖面，前人於此海階 上有相當多的碳十四定年分析；年代為 1,250-800 cal BP、6,060-5,480 cal BP、
4,640-3,950 cal BP（Hashimoto et al., 1972），4,780-4,500 Cal BP、5,290-5,040 cal BP、6,880-6,630 cal BP（Chen and Liu, 1993），5,570-4,050 cal BP、7,310-7,070 cal BP（Ma, 1967），及 4,450-4,310 cal BP（陳文山等，2005a）（表 3-1；圖 3-3）。
另外，前期研究曾在斷層崖西側的下盤進行 4 孔鑽井（海口 1 號井至海口 4 號井），岩芯岩性分四層，底層是受強烈剪切的墾丁層（或斷層帶），僅出露在 東側的海口 1 號井與 3 號井。墾丁層之上不整合堆積河流或崖錐礫石層或泥質砂 層，之上整合堆積一層水塘或半淡水濕地環境的砂層與泥質砂層。碳十四年代為 9,270-8,630 cal BP（海口 4 號井）至 2,770-2,490 cal BP（海口 2 號井）；泥質砂 層之上再被陸相崖錐礫石層覆蓋（圖 3-4；表 3-1）。
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圖 3-4、海口地區隆起珊瑚礁地質剖面與碳十四定年年代（位置參照圖 3-2）；
海口海階不整合在石門層或墾丁層之上，可分為三階，階地灘角的海拔 分別為 4.8 公尺、19 公尺與 23 公尺。年代後括號代表定年資料來源，見 表 3-1。
圖 3-5、海口區域斷層崖西側（斷層下盤）岩芯剖面（位置參照圖 3-2）。年代 資料見表 3-1。
3-2-3 統埔地區（圖 3-1）
統埔以南區域由於斷層上盤的岩性轉變為厚層泥岩的墾丁層，因易被侵 蝕，以致於斷層崖地形不明顯，山麓前緣僅約略呈線狀；上盤沒有形成全新世海 階與扇階地形。下盤的恆春谷地可能具構造沉陷作用，鄰近斷層跡區域堆積大量 來自中央山脈的河流沖積層。
前期研究曾於車城鄉統埔村四重溪南岸進行鑽探調查，鑽取四重溪 1 號至 4 號井，鑽井剖面垂直恆春斷層走向（圖 3-5）。地表下 60 公尺以上的岩芯岩性可
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分為三層，底層為受強烈剪切作用的墾丁層（或斷層帶），最西側的四重溪 4 號井的墾丁層頂面深度為地表下 36.8 公尺（海拔-28.9 公尺），最東側的四重溪 1 號井的墾丁層出露深度僅 2.6 公尺（海拔 9.4 公尺）。墾丁層頂面呈現朝西傾 斜的斜面，可能全新世海進時期受河流侵蝕產生的。墾丁層之上不整合堆積一厚 約 1-2 公尺的河流相砂礫層。其上岩性轉變為厚泥層，屬於河口灣溼地環境，厚 度由西向東逐漸變薄，僅堆積在四重溪 4 號井（厚度 24.1 公尺）與四重溪 3 號 井（厚度 8.6 公尺）。此泥層上部的碳十四年代如下，四重溪 4 號井為 7,420-7,250 cal BP（海拔-3.5 公尺）、8,390-8,200 cal BP（海拔-5.1 公尺）；四重溪 3 號井為 7,590-7,410 cal BP（海拔 4.4 公尺）、7,970-7,790 cal BP（海拔 3.8 公尺）、8,050-7,950 cal BP（海拔 2.8 公尺）（圖 3-5；表 3-1）。四重溪 4 與 3 號井的岩性變化，由 底部礫石層不整合於墾丁層之上，之上再堆積一河口灣濕地泥層，最上層堆積河 相礫石層。從不整合面上的沉積層序變化，顯示環境呈現由淺變深再變淺的海進 再海退變化，吻合末次冰期以來氣候變遷造成海面的變動趨勢。
圖 3-6、四重溪區域的岩芯剖面（位置參照圖 3-2）；岩芯下層皆為墾丁層，之 上的沖積層屬於河流與濕地環境。山腳橋東側地形屬於中央山脈，本剖 面沿四重溪河床，無法於圖中顯示山腳橋東側已高起的地形。所有年代 資料來源屬本研究，見表 3-1。
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老，1 號井為 4960-4880 yr BP，3 號井為 4140-3850 yr BP，5 號井為 3060-2750 yr BP，西側的 6 號井為 2590-2280 yr BP（陳文山等，2010）（圖 3-6）。灘相礫石 層之上的沙丘沉積層，碳十四年代則大致相同，5 號井為 1330-1130 yr BP，2 號 井為 2110-1820 yr BP，4 號井為 1870-1580 yr BP，6 號井為 1890-1610 yr BP（陳 文山等，2010）（圖 3-6）。
依據不整合面下的岩芯岩性分析，5 號井為主要分界，西側為上新世泥質砂 岩為主與局部礫石層的馬鞍山層，東側為晚更世海相泥質砂岩層，5 號井在井深 21 公尺以下為墾丁層或受強烈剪切的石門層，顯示恆春斷層應通過 5 號與 6 號 井之間。
此外，南灣地區位在恆春斷層上盤出露大範圍的全新世隆起珊瑚礁，交角 不整合堆積在晚中新世石門層或更新世馬鞍山層之上。此區域以石牛溪北側海階 研究資料最多。本研究就以此海階的碳十四年代與地形來探討南灣地區斷層上盤 的長期抬升速率。石牛溪海階地形呈現出三階明顯的珊瑚礁平台地形，灘角的海 拔各約 15 公尺、25 公尺與 32 公尺（圖 3-7）。
最高兩處珊瑚礁平台的碳十四年代如下，第二階珊瑚礁平台的年代約 6,700 至 5,800 年前，第三階約 7,200 至 8,200 年前（圖 3-7；表 3-1）。
圖 3-7、南灣區域的岩芯剖面（位置參照圖 3-2）；鑽井位於核三廠海岸，恆春 斷層界於南灣 5 號與 6 號井之間。所有年代資料來源屬本研究，見表 3-1。
紅色具線段圓形符號是剪切面的傾角，黑色指層面傾角。
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圖 3-8、石牛溪階地隆起珊瑚礁地質剖面與碳十四定年年代（位置參照圖 3-2）；
石牛溪北側珊瑚礁不整合在石門層之上，平台的灘角位於海拔約 15 公 尺、25 公尺與 32 公尺。年代後括號代表定年資料來源，見表 3-1。
3-3 長期垂直變動速率研究
2004 年至 2010 年期間，海口與南灣地區多次利用鑽井調查斷層跡位置，以 及利用海相地層中化石與焦炭的碳十四年代，估算恆春斷層下盤的長期抬升速 率。本研究也利用斷層上盤（東側）海階的珊瑚或貝殼口蓋進行碳十四定年，以 及由沉積後至今的高度變化，估算上盤的長期抬升速率；而斷層的垂直滑移速率 是由斷層兩側上下盤的抬升速率差來估算。
岩盤的抬升速率（E）計算是沉積之後至今的高度變化（B-C+D），再除以 沉積至今的時間（A）；E=（B-C+D）/A。B:標本採樣海拔；C:沉積時的古水深
（C 為正值）；D:沉積時古海面距進的高度差。
海階古水深的估算不易，但本研究會在每一海階剖面中訂定出海階形成時 的海岸線位置，亦是最上部海灘位置，其經常產生侵蝕崖與灘角地形（shoreline angle），或以海灘（foreshore）沉積物分布的內側（陸側）位置；此位置的海拔 作為海階變動之後的古海岸線高度。
各環境的海拔深度與高度是依據鄰近地區的現生環境，海灘（灘角）水深 為 0-1 公尺，河口灣溼地水深為-2－0 公尺，砂丘高度為 1-4 公尺，近岸河流高 度為 3-5 公尺（表 3-1）。以下將討論各地區斷層的長期抬升速率。
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3-3-1 楓港地區
此剖面位於楓港溪出海口南側西海岸的坡地上，珊瑚礁生長在中新世岩盤
此剖面位於楓港溪出海口南側西海岸的坡地上，珊瑚礁生長在中新世岩盤