5-1.高位階地的形成與對比
5-1-1.好望角高位階地群之形成環境與年代
在計算階地比高時,需要找到可以指示階地形成時高度的證據。由於好 望角的高位階地群並不是由現在所見的水系所沖積形成,也不像大坪頂階地 可以找到與其階面傾斜類似之河床,無法直接以現生河床作為指標。考慮其 分布大致平行於海岸線,且階面本身在平行海岸線的方向上並沒有明顯的傾 斜趨勢,顯示海平面或許適合作為計算此階地群比高的參考點。
而根據槽溝以及野外露頭所顯示,此階地群的階面沉積物為紅土化河道 礫石或是河流沖積的砂層,與龍港海岸所見的河道沉積物類似(圖 5-1),顯 示該階地相當於過去沖積平原當中靠近海岸或河口的部分,也就是可以視其 形成高度與當時海平面相近,因此本研究認為此群階地可以使用海平面作為 比高計算的參考點。
圖 5-1:好望角 HT1 與龍港海岸邊的沉積物比較。(a)HWJ-1 槽溝內之礫石,(b)南勢山附 近所見的 HT2 沉積物(附錄二 a、d 點 5),兩者與(c)龍港海岸邊(附錄二 a 點 14)所見 之河道礫石相近。
如 3-1-2 節所述,計算階地所受到的構造抬升量時,必須將海平面的變 化納入考慮範圍內,而根據本研究於好望角階地取得的兩個定年結果,結合 過去海水面高度變化(Zong, 2004; Liu et al., 2004; Hansen et al., 2013),可得 到分別之抬升速率(表 5-1),表中抬升量為樣本現今海拔高度減去其年代所 HWJ2-09
(光螢光) 101±7ka 90 120 1.19-1.33
此外,如 4-2-2 結所述,碳-14 樣本取自槽溝 HWJ-1 的礫石層當中,在 其上的紅土當中可以觀察到地下水作用的跡象,此樣本所在的礫石層亦有可 能受到此作用,導致 HWJ-08 受地下水汙染而使定年結果比樣本實際年代年 輕。總和以上原因,本研究認為光螢光樣本 HWJ2-09 所得之定年結果較能 夠代表 HT1 階面沉積物的年代。
如第三章所述,底岩型階地在形成之後便因為河川下切而不再受其影響,
以靠近海岸的沖積平原而言,必須在形成之後持續高於海水面,才能保證其 不受後來的海水沉積物影響,因此一般而言,高海水面時所形成的階地較容 易被保留(Merritts and Bull, 1989; Burbank and Andderson, 2012)。
比較光螢光定年結果之誤差範圍與海水面變化曲線(圖 5-3),可觀察到 在 101±7ka 的區間內,於 101ka 及 94ka 各有一次高海水面,高度分別為-30 以及-35 公尺,依照此年代及高度,所得之抬升速率分別為每年 1.19 以及 1.33 公釐,因此以下構造活動速率的相關計算當中,將苗栗前緣構造之抬升 速率視為每年 1.19-1.33 公釐。
圖 5-3:HT1 抬升速率與海平面變化之對照,海水面變化曲線則參考 Hansen et al. (2013)。
光螢光(綠點)定年樣本推測的 HT1 形成的高度,將該高度與現在高度連線,可得出其 形成以來的高度變化(虛線)。在光螢光之定年的誤差範圍內,除 101ka 之高海水面外,
94ka 時高海水面形成之階地亦有可能被保留下來。
5-1-2.高位階地群之間的對比
由於新埔南側至通霄之間沒有觀察到可用於對比的階地,且南邊的大坪 頂階地以及整個通霄溪流域沒有取得任何的年代資料,以下為本研究針對好 望角與大坪頂兩個階地群之間對比的推測。
從比高上來看,好望角的 HT1 階除了新埔附近的階地可能因為位於斧 頭坑斷層與苗栗前緣構造的交會點附近,其所受的構造變形較為不同之外,
其餘的比高約為 75 至 95 公尺;大坪頂階地的比高則介於 65-85 公尺,兩者 比高相近。
根據 4-2 節所述,本研究認為高位階地皆為苗栗前緣構造抬升所形成的 階地,而從垂直該構造的剖面上來看(圖 5-4),兩群階地的高度分布與構造 位置的關係類似,顯示苗栗前緣構造在活動特性上並沒有明顯的南北差異。
圖 5-4:高位階地西側之地形剖面。(a)好望角 HT1 與(b)大坪頂 HT1 垂直苗栗前緣構造 方向的剖面。可以看到階面高度趨勢是類似的。
此外,觀察階地沉積物的顏色可發現,大坪頂階地與好望角階地所見的 沉積物顏色相近(圖 5-5),顯示其所受到的風化程度類似,階地的形成年代 應該相去不遠。
基於以上理由,本研究認為大坪頂階地年代可以對比至好望角階地群的 HT1,因此在接下來 5-2 節當中,將依據此對比結果推算倒梯崎構造的活動 速率。
圖 5-5:高位階地間的沉積物對比。(a)大坪頂 HT1 階面沉積物(黑色箭頭,附錄二 f 點 16)以及(b)好望角 HT1 槽溝內的沉積物。可以觀察到兩地階面沉積物顏色相近。
5-1-3.好望角地區 HT2 階的年代
前人依據海洋中氧同位素所指示的海水溫度變化,將第四紀以來的全球 氣候分為數個時期,稱之為海洋同位素年代(marine isotope stage, MIS),以現 代為起點,奇數代表暖期,偶數代表冷期,每一期當中又可劃分為數個小期 (Martinson et al., 1987; Burbank and Anderson, 2012)。此分期亦可對應至海水 面高度變化曲線,其中 MIS-5e 為第四紀以來海水面最高的時期,該時期的 海階廣泛見於世界各地(e.g., Ferranti et al., 2006; Hearty et al., 2007)。
根據 5-1-1 節所述定年結果顯示,好望角地區的 HT1 年代約為 101ka,
可對應到 MIS-5c,由此推斷本區域的抬升速率為每年 1.19-1.33 公釐,而 HT2 的高程為 130-140 公尺,依照此階地的高度以及抬升速率,對照前人所提出 的全球平均海水面變化模型,可推算其形成年代可能介於 118-120ka(圖 5-6)。此年代與第四紀最高海水面 MIS-5e 的年代 115-130ka(Neumann and Hearty, 1996; Rohling et al., 2009; Hansen et al., 2013)相當,符合海平面相關 階地可以對應至高海水面時期的推論,因此本研究認為,由抬升速率所推算 出的好望角 HT2 階年代是合理的數值。
圖 5-6:好望角階面與海水面變化曲線對比。淺紫色虛線為依照 5-1-1 節所得出的抬升速 率回推的 HT1 高度變化,依此速率套用至 HT2,可得到該階地高度變化過程(深紫色 線),可推測出 HT2 可能形成於 MIS-5e。
5-2.構造活動狀況
本節將依據第四章所述的地形觀察,討論研究範圍內各構造的活動特性 以及速率。如 4-5 節所述,苗栗前緣構造為本區域最主要的活動構造,因此 本節先就其他較次要的構造進行討論,關於該構造的活動特性將於 5-3 節詳 述之。
5-2-1.斧頭坑斷層
如 4-3 節所述,斧頭坑斷層由東到西切過好望角階地群的 HT2 以及新 埔東側的 HT1,分別在階面上造成 30 公尺以及 23 公尺的錯動。在好望角 HT2 階以及新埔東側的 HT1 剖面可以觀察到,在斧頭坑斷層上盤有一個寬 約 400 至 500 公尺的褶皺(圖 5-7a、b),這樣的形貌反映其伴隨之褶皺的寬 度。若比較此背斜與西湖溪階地群所觀察到的通霄背斜(圖 5-7c),兩者之 間在尺度上有明顯的差異。根據這樣的對比結果,本研究認為西湖至下埔間 的階地形貌主要是反映通霄背斜的活動,斧頭坑斷層的影響則僅見於 LT3 上 所觀察到的高差。
圖 5-7:不同階地所見之斧頭坑斷層上盤褶皺比較圖。(a)好望角 HT1-HT2 階地剖面(b)新 埔東側 HT1 階地(c)西湖溪剖面。可看到斧頭坑斷層(紅色虛線)在 HT1 以及 HT2 上形 成之背斜,與西湖溪階地上所見之背斜在尺度上有相當大的差異。
根據 5-1-3 節所推斷的好望角 HT2 年代,以及階面所受到的 30 公尺錯 動量,可推算出斧頭坑斷層之抬升量約為每年 0.25 公釐,而以新埔東側 HT1 的年代以及錯動量計算則是每年 0.23-0.24 公釐。Yang et al. (1994)指出三湖 地區斧頭坑斷層之位態為向南傾斜 70°,結合 HT2 上的錯動所得之抬升速
5-2-3.白沙屯背斜與龍港斷層
根據地調所發布的地質圖(張憲卿,1990)所示,白沙屯背斜位於本研 究所繪之好望角階地群當中(圖 5-9),而由本研究所量測的底岩位態中可以 觀察到其存在。而若根據 Chang (1974)以及 Yang et al. (1997)指出的白沙屯 背斜,此褶皺應該位於更西邊,且走向為北 70°東左右。綜合以上所述,這 兩個白沙屯背斜的位置以及走向有相當的差異,實際上可能為不同的構造。
其中後者的走向與三湖背斜相近,由於其位於龍港斷層上盤,且該斷層 與斧頭坑斷層同為帶有右移分量之逆斷層(Chang, 1974),因此本研究推測白 沙屯背斜之於龍港斷層,等同於三湖背斜之於斧頭坑斷層,也就是說可以將 此背斜視為通霄背斜在斧頭坑斷層下盤的延伸,也就是受苗栗前緣構造活動 而產生的褶皺。
圖 5-8:通霄背斜之形貌。黑色虛線為根據 4-6 節繪製的構造剖面所推測的通霄背斜的位 置,而藍色線則是從西湖溪階地所推測出的背斜軸位置及走向。
龍港斷層並未切過階地,因此無法確認其近期是否有活動,然而若將其 位置與地形做比對,可觀察到該斷層沿著本研究區域內丘陵的北界向西延伸,
且比較其南北兩側的丘陵,南側有明顯向西突出的現象(圖 5-10),顯示上 下盤的地形有明顯的差異;除此之外,若跟據上段所述白沙屯背斜為受到龍 港斷層錯移而轉向的苗栗前緣構造上盤褶皺,龍港斷層確實可能有活動的跡 象。綜合以上所述,本研究認為龍港斷層可能在近期有活動,然而以現有資 料而言,尚無法確認其活動速率以及與苗栗前緣構造之關係。
圖 5-10:龍港斷層南北的地形,底圖取自 Google map。可以觀察到丘陵的西緣(黃色虛 線)在龍港斷層(紅色虛線)南北兩側明顯的不連續,可能是受到龍港斷層右移的影響。
圖 5-9:前人對於白沙屯背斜位置的不同意見。(a)摘自 Yang et al. (1997),其白沙屯背斜 走向為北 70°東;(b)地調所發布之 1/50000 地質圖,其白沙屯背斜軸偏南北走向。
5-2-4.倒梯崎構造
如 5-1-2 所述,經由階地對比,本研究認為大坪頂階地之年代與好望角 HT1 同為 101±7ka。由大坪頂階地的比高剖面看出來,此階地受到苗栗前緣 構造的抬升量約為 75-80 公尺,倒梯崎構造則給予了額外約 25 公尺的抬升 量,其寬度約為 1.8 公里(圖 5-11);然而南勢溪 LT2 階所觀察到苗栗前緣 構造以及倒梯崎構造的抬升量分別為 20 公尺與 15-20 公尺。顯然在這兩個 階地上所觀察到的兩構造所造成抬升比例非常不同。
由這樣的現象可以推測,倒梯崎構造的活動歷史相對苗栗前緣構造而言
由這樣的現象可以推測,倒梯崎構造的活動歷史相對苗栗前緣構造而言