模擬結果

值模擬斷層推動的時候，設定每 1000 個時間步伐（timestep）輸出一張照片，透過 連續變形的結果判釋之斷層滑動面如圖 5. 7 所示，第一條斷層滑動面由斷層尖端

比較礫石的旋轉情形如圖 5. 8，由於槽溝剖面復原圖中並未描繪礫石顆粒的沉 積樣貌，故礫石的旋轉情形是和槽溝剝片比對。槽溝剝片所記錄到的礫石層區域為 礫石層變形的前緣，實際照片如圖 5. 8(d)所示，首先在拍攝的槽溝剝片照片上描繪 出礫石顆粒，再利用 ArcGIS 統計長軸大於 20cm 的礫石旋轉角度（圖 5. 8(e)）。在 數值模型中，切砂箱中央剖面，比較礫石旋轉角度範圍如圖 5. 8(b)框選處，可以發 現在礫石層變形前端的區域，旋轉最劇烈，旋轉角度 30°~60°，且在斷層滑動面附 近可觀察到與其大致平行的礫石，與圖 5. 8(e)結果相符。

圖 5. 6 集集地震後的變形結果與竹山槽溝比對圖

圖 5. 7 三角剪切帶與斷層滑動面

圖 5. 8 礫石旋轉情形比對圖 (a)數值模型剖面(b)數值模型中的礫石旋轉角度(c)數值模型觀察位置

以下開始分階段討論地層的變形過程，其中的垂直位移圖為分階段重新累積 的結果。古地震事件 E5 和 E4 並未分別在槽溝復原圖被討論，因此本研究假設此 時地層沉積至 UnitB2，並將古地震事件 E5 和 E4 簡化為一次斷層錯動，垂直抬升 量 3.6m，此時地層厚 13.8m，即抬升比為 0.26。地層變形、垂直位移與指準層和 礫石旋轉量如圖 5. 9，灰色框選處大致為竹山槽溝剖面位置。此時第一條斷層滑 動面（棕色線段）發展至礫石層頂部，礫石主要轉動的區域可以指示三角剪切帶 的範圍，此時的礫石最大旋轉角度可達 68°。而粉砂層的變形樣貌形成一單斜構 造，此觀察與第 4.4 節討論之高礫石體積含量的變形樣貌相似。

圖 5. 9 地震事件 E4 後的地層變形

地震事件 E4 後歷經上盤侵蝕與 UnitB1 粉砂層沉積，接著地震事件 E3 後的 地層變形如圖 5. 10，本次事件產生 1.1m 垂直抬升量。此時 UnitF 粉砂層已經錯 斷，因此判斷第一條斷層滑動面繼續發展至 UnitE 粉砂層，但是從後來的斷層滑 動面發展推斷此滑動面並非槽溝復原圖所描繪的第一條斷層滑動面（圖 5. 10藍 色虛線）。礫石主要轉動的區域同樣可以指示三角剪切帶的範圍，地震事件 E3 讓 礫石層中的三角剪切帶擴大，且此時的礫石最大旋轉角度可達 82°。粉砂層的變 形樣貌同樣為一單斜構造，靠近斷層尖端上方的礫石持續轉動使地層發育有更寬 的背斜彎。

地震事件 E3 後歷經上盤侵蝕與 UnitA2 粉砂層沉積，接著地震事件 E2 後的地 層變形如圖 5. 11，本次事件產生 0.6m 垂直抬升量。此時第一條斷層滑動面停止發 展，而往下盤的方向發展了第二條斷層滑動面（深紅色線段），破裂至 UnitE 粉砂 層頂部，此條滑動面與槽溝復原圖判釋的第一條斷層滑動面位置相當。礫石主要轉 動的區域同樣可以指示三角剪切帶的範圍，地震事件 E2 讓三角剪切帶往下盤擴大，

且此時的礫石最大旋轉角度可達 85°。在槽溝復原圖中推斷此時的斷層滑動面發展 至 UnitB1 粉砂層，但在數值模型中，只有發現 UnitF 粉砂層明顯錯斷。

圖 5. 11 地震事件 E2 後的地層變形

地震事件 E2 後歷經上盤侵蝕與 UnitA1、UnitS 粉砂層沉積，在上盤的 UnitM 回填層不計，接著集集地震後的地層變形如圖 5. 12，本次事件產生 1.7m 垂直抬升 量。此時第二條斷層滑動面發展至 UnitB1 粉砂層，與槽溝復原圖判釋的第一條斷 層滑動面相同。第三、四條斷層滑動面（鮮紅色線段）相繼出現也都發展至地表，

且它們在礫石層中的滑動面相同，進入粉砂層時才形成分支。礫石主要轉動的區域 同樣可以指示三角剪切帶的範圍，集集地震讓三角剪切帶更往下盤擴大，且礫石最 大旋轉角度可達 88°。觀察地層變形的樣貌，UnitF 到 UnitB1 粉砂層都明顯錯斷，

與實際開挖的槽溝觀察結果類似，唯實際情況觀察的斷層滑動面傾角較緩，且有錯 斷 UnitA 粉砂層。

總結各地震事件後的地層變形結果如表 5. 3 所示，比較項目包含斷層滑動面 斷層尖端上方的位置看到 Unit3~Unit7 粉砂層幾乎直立，Unit8 礫石層被捲入 Unit7 棕色粉砂層中；而 y=6m 的剖面上，斷層尖端上方的地層傾斜約 50°，Unit8 礫石層

此與竹山槽溝南北牆最後演育出不同的構造型態可能有關。由第 4.4 節參數敏 感度分析得知當礫石體積含量較少時，斷層滑動面較早發育至地表，此現象符合在 槽溝南北牆剖面復原圖中，南牆在古地震事件 E3 之後第一條滑動面已發展至地表，

而北牆的斷層滑動面仍在地層中（圖 5. 14），因此推測南牆剖面上的礫石體積含量 可能較低。另外也證明了三維的離散元素法數值分析工具可以提供不同方向上的 材料變異性，適合探討含有礫石層之複合地層受斷層錯動後的變形行為。

圖 5. 13 不同剖面之地層變形形貌

圖 5. 14 槽溝南北牆剖面復原圖（Huang et al., 2016）