臺灣海岸山脈奇美村地區奇美斷層帶磁性組構之研究

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(1)國立臺灣師範大學理學院地球科學研究所碩士論文 Department of Earth Sciences National Taiwan Normal University Master Thesis. 臺灣海岸山脈奇美村地區奇美斷層帶磁性組構之研究 Magnetic Fabrics Analysis across the Chimei Fault at Chimei Village in the Coastal Range of Eastern Taiwan. 褚穎蓉 Ying-Rong Chu. 指導教授 : 葉恩肇博士 Advisor: En-Chao Yeh, Ph.D.. 中華民國 105 年 10 月 October, 2016.

(2) 誌謝碩士三年多的時間，最要感謝葉恩肇老師的指導，大學時因野外課程認識老師，也許這就是緣分吧!也謝謝這個研究主題，讓我能在臺灣這小小土地做研究，也算是對這片土地的貢獻。第一次出國參與美國研討會，外面的世界跟天空，真的很不一樣，是個令人難忘的體驗，更感謝讓我進您的研究室，並總是耐心教導我這個極不擅表達的學生，老師辛苦了!不過老師總是能明白我想表達的，果然，知我者，老師也! 謝謝李德貴老師在古地磁學的教導，和研究上的討論，老師總是很有耐心地說明解釋，很高興能認識您。謝謝朝志學長在實驗儀器上的操作及野外協助。感謝中央研究院古地磁實驗室的洪崇勝老師，提供研究上需要的實驗儀器，並騰出時間讓學生可以完成實驗，俊宏學長在實驗時的協助。謝謝鄧屬予老師、張中白老師、李建成老師擔任本研究口委，並給予學生研究上的指教。謝謝思廷學姊跟我討論研究上的結果，還有原閔在奇美斷層的初步研究。感謝在我兩次野外上給予大力協助蔡承哲(米漿)、吳致緯(豆漿)、高子恩、王聖宗(終結)。研究上只要有關電腦的問題，我表哥(晉弘)總是無時無刻的熱情相助，謝謝! 在古地磁研究上也謝謝筱君學姐熱情指教和幫忙，還有實驗好夥伴育愷、家榕。在研究室常常叮嚀我的偉誠學長、詠恬學姊和朝彥，以及研究室好夥伴:傑笙、炳權、亞彤、士寬、Mai、孟靈及新進研究室的學弟們。也謝謝我的高中同學們和大學同學們的陪伴和支持。謝謝總是在我情緒上給予極大正能量和包容我的終結、豆寶、鳥寶貝，因為你們的陪伴所以每天都更加開心，及時常關心我的開心果佳如和 COS。謝謝大學時，耐心教導我分辨三大岩類蔡老師，和關心我有沒有吃早餐的郭老師，以及讓我擔任助理的吳老師及小吳老師，讓我學習到如何待人處事。感謝我的父母:褚哲仁及陳素琴，一直不爭氣的我高中跟大學都念私校，儘管不希望我念碩班，但還是讓我念了!一路上給予我協助，非常感謝，和我的兩. I.

(3) 個妹妹穎諭、伊庭及弟弟昱賢。在我至今的人生中，還要感謝一人-吳光宇老師，重考失敗的陰影，我始終忘不了，所以在我拿到繁星資格卻因考試成績不理想時，那通替我說情的電話，其實，不敢說我有多努力，但我一直以來的努力跟中間的過程，從來沒被人正視跟肯定過，大家都認為有好成績是”必須”的，謝謝那通電話，直到現在還是不時難過來不及當面和您說聲謝謝，並感謝您一直鼓勵支持我，希望您在天上過得愉快。還有阿嬤，因為野外跟考試，家人不讓我探視您，我還記得野外那天還下雨，天空也在替我哭泣吧!感謝至今遇到的人事物，讓我成長不少。. II.

(4) 摘要臺灣為一活動造山帶，受控於歐亞板塊及菲律賓海板塊的斜向聚合作用以及弧後張裂作用，使得地質構造變化多樣。為了解岩層受斷層錯動作用的變形行為，因此本研究以海岸山脈奇美村附近的奇美斷層帶作為研究區域，應用磁性礦物組構與古地磁分析方法調查奇美斷層帶，以了解奇美斷層帶的應變演化史。奇美斷層為中新統火成岩體的都巒山層逆衝至上新統沉積岩體的八里灣層之上，為典型的岩性差異斷層；其分佈從玉里的東北方一路向東北延伸，經過秀姑巒溪的中游奇美村後，延伸至豐濱，為唯一橫貫海岸山脈之高角度逆斷層。為深入瞭解奇美斷層各分帶的變形狀態，進而推論奇美斷層應變演化史，本研究於花蓮縣秀姑巒溪中段奇美村附近野外露頭採集定向岩芯樣本，將斷層下盤區分為 I 至 V 等五個分帶，斷層上盤分為 A，B 與 C 三個分帶，進行磁性組構分析。磁感率橢球體及磁感率異向性分析結果顯示，離奇美斷層最遠的分帶Ⅴ，其磁性組構屬 Type 2 的似圓盤狀橢球體，呈東西向擠壓。於分帶Ⅳ，K1 開始轉為鉛直方向，屬 Type 2 的似圓盤狀橢球體，呈南北向擠壓，且因受到斷層作用影響，岩體應變程度增加。到分帶Ⅱ時，呈 Type 2-3 的似圓盤橢球體及雪茄狀橢球體，磁性線理程度明顯。分帶Ⅰ時，主要呈 Type 5 的似圓盤狀橢球體，且為五個分帶中應變程度最大。而分帶Ⅲ，部分應變程度較高的橢球體為奇美斷層發育後的次要斷層變形的結果。透過遲滯曲線與溫度─磁感率實驗，得知本研究區域斷層上下盤的磁性礦物以鐵磁性物質為主，並以磁鐵礦為主要磁性礦物，進一步由遲滯曲線實驗分析結果顯示斷層上下盤樣本中磁性礦物的磁域壁大小以偽單磁域壁（PSD）為主，且磁性礦物及磁域壁並不影響磁感率橢球體的分布。本研究磁感率異向性及磁性組構的變化顯示整個奇美村附近之奇美斷層下盤的磁性組構演化過程，受到大地構造聚合作用影響，依據 Lee et al., 1991 的結果指出呂宋島弧順時鐘旋轉約 30 度，碰撞後導致分帶Ⅴ呈東西向擠壓，而分帶. III.

(5) Ⅳ到分帶Ⅰ以南北向擠壓為主，而後奇美斷層作用過程中，在分帶Ⅲ又產生一個次要斷層。而斷層上盤因岩性屬火成岩，磁性組構無法顯示其變形趨勢。本研究結果顯示磁感率橢球體於奇美斷層的變化是由於斷層作用造成岩體變形的結果，此變形演化結果可以提供奇美斷層大地構造發育的新思考方向。. 關鍵詞: 海岸山脈、奇美斷層、磁感率異向性、變形. IV.

(6) Abstract The island of Taiwan is an active orogen resulting from the oblique collision between the Philippine Sea Plate and the Eurasian Plate, and is located at the conjunction between two subduction zones of opposite vergence that making various geological structures in Taiwan. The Coastal Range of eastern Taiwan is the accreted material composited of Luzon arcs and surrounding basins onto the Eurasian crust. To investigate the deformation pattern across the Chimei fault more precisely, this study analyzed oriented samples along the Hsiukuluan River via anisotropy of magnetic susceptibility (AMS) and paleomagnetism. It has been demonstrated that the orientation and shape of the magnetic susceptibility ellipsoid can give reliable and important information about the deformation and the tectonic history of a rock. The Chimei fault is the only major high-angle reverse fault across the entire Coastal Range and is also a typical lithology-contrast fault thrusting the volcanic Tuluanshan Formation of Miocene over the sedimentary Paliwan Formation of Pleistocene. To decipher the deformation pattern and history across the Chimei fault, this study collected oriented samples of I-V domains in the hanging wall and of A-C domains in the footwall and conduct a series of experiences. Results of AMS and magnetic susceptibility ellipsoids show that at the zone Ⅴ, AMS indicates northwest-southeast compression and belongs to the oblate ellipsoid of Type 2. K1 orientations of magnetic ellipsoids indicate N-S compression at Zone Ⅳ and the AMS is oblate ellipsoid of Type 2. AMS at Zone Ⅱ belongs to oblate and prolate ellipsoid of Type 2 -3. At Zone I, AMS belongs to oblate ellipsoid of Type 5 with the strongest strain among all domains. Magnetic susceptibility ellipsoids with strong deformation came from the deformation of secondary fault developed after the Chimei fault.. V.

(7) Results of the hysteresis loop and temperature-function magnetic susceptibility experiment illustrate that ferromagnetic mineral is main contribution to magnetic susceptibility in the samples across the Chimei fault and furthermore magnetite is major magnetic carrier. The hysteresis loop also indicates the PSD is the main domain size of magnetite. As a result of this study, magnetic mineral and domain size do not have strong influence to the distribution of magnetic susceptibly ellipsoids. The AMS and magnetic fabric can be treated as the representative of the finite deformation. Magnetic fabric at the foot wall of Chimei fault is strongly affected by the plate convergence. The Luzon arc rotated clockwise about 30 degree by result of Lee et al., 1991 after collision that cause NW-SE compression direction of Zone Ⅴ and N-S compression direction of ZoneⅣ to ZoneⅠ. Also, it caused the rotation of bedding strike from N-S direction of Zones V to E-W direction of ZoneⅣ to ZoneⅠ. The secondary fault at Zone III developed after the formation of Chimei fault. No clear deformation trend inferred from magnetic fabrics is observed in the hanging wall due to the strong igneous rocks. This study demonstrates that AMS pattern across the Chimei fault is the consequence of finite deformation. Our results of evolution of magnetic fabrics across the Chimei fault can provide insights into understanding the tectonic development of Chimei fault.. Keywords: Coastal Range, Chimei Fault, Anisotropy of magnetic susceptibility, Deformation. VI.

(8) 目錄. 誌謝........................................................................................................................ I 摘要...................................................................................................................... III Abstract ................................................................................................................. V 目錄.................................................................................................................... VII 圖目錄................................................................................................................... X 表目錄............................................................................................................... XIII 第一章緒論.......................................................................................................... 1 1.1 前言......................................................................................................... 1 1.2 研究動機與目的..................................................................................... 1 1.3 研究區域位置與交通............................................................................. 2 1.4 奇美斷層之前人研究............................................................................. 4 1.4.1 奇美斷層簡述.............................................................................. 4 1.4.2 斷層活動性.................................................................................. 4 1.4.3 斷層古地磁應力型態.................................................................. 5 1.4.4 斷層岩體構造描述...................................................................... 5 1.4.5 斷層古應力分析.......................................................................... 6 第二章地質背景.................................................................................................. 7 2.1 海岸山脈之形成..................................................................................... 7 2.2 研究區域地層劃分................................................................................. 8 2.2.1 都鑾山層...................................................................................... 8 2.2.2 八里灣層...................................................................................... 9 2.3 花東山斷層.............................................................................................. 9 第三章研究方法及磁學原理............................................................................ 11. VII.

(9) 3.1 野外樣本採集與樣本製備.................................................................... 12 3.1.1 定向岩芯採集步驟.................................................................... 13 3.1.2 定向樣本採集步驟.................................................................... 14 3.1.3 實驗樣本製備............................................................................ 15 3.2 磁學原理............................................................................................... 17 3.2.1 磁感率........................................................................................ 17 3.2.2 磁滯曲線.................................................................................... 22 3.2.3 溫度-磁感率.............................................................................. 27 第四章研究結果................................................................................................ 29 4.1 奇美斷層磁性礦物分析結果................................................................ 30 4.1.1 斷層下盤磁感率豐度結果......................................................... 31 4.1.2 斷層上盤磁感率豐度結果......................................................... 32 4.1.3 斷層下盤的溫度-磁感率結果 ................................................... 33 4.1.4 斷層上盤的溫度-磁感率結果................................................... 33 4.1.5 斷層下盤磁滯曲線實驗結果..................................................... 34 4.1.6 斷層上盤的磁滯曲線實驗結果................................................. 36 4.1.7 本研究磁感率異向性之控因.................................................... 38 4.1.8 小結............................................................................................ 40 4.2 奇美斷層磁感率異向性結果................................................................ 40 4.2.1 奇美斷層上下盤磁感率異向性................................................. 40 4.2.2 斷層下盤磁感率異向性分帶結果............................................. 42 4.2.3 斷層上盤磁感率異向性............................................................. 44 4.3 奇美斷層磁性參數結果........................................................................ 45 4.3.1 斷層下盤磁性參數分帶結果..................................................... 45 4.3.2 斷層上盤磁性參數分帶結果..................................................... 48 第五章討論........................................................................................................ 53 VIII.

(10) 5.1 奇美斷層磁性組構演化....................................................................... 53 5.1.1 斷層下盤磁性組構演化............................................................. 53 5.1.2 斷層上盤磁性組構演化............................................................. 55 5.1.3 小結............................................................................................. 56 5.2 影響下盤分帶Ⅲ之磁性組構討論....................................................... 56 5.3 奇美斷層之構造演化歷程................................................................... 60 第六章結論........................................................................................................ 63 參考文獻.............................................................................................................. 65 附錄一. 定向岩芯位態...................................................................................... 74. 附錄二. 磁性參數.............................................................................................. 83. 附錄三. 磁滯曲線數據...................................................................................... 89. 附錄四. 口試委員提問與答覆………………………………………………..94. IX.

(11) 圖目錄圖 1.1、臺灣周圍板塊構造圖..................................................................................... 2 圖 1.2、奇美斷層地質圖............................................................................................. 3 圖 1.3、研究區域及採樣點位圖................................................................................. 3 圖 3.1、研究流程圖................................................................................................... 11 圖 3.2、野外採樣與岩芯定向工具照片................................................................... 12 圖 3.3、定向岩芯與地理座標之關係....................................................................... 14 圖 3.4、定向樣本位態紀錄....................................................................................... 15 圖 3.5、Kappabridge KLY-3 磁感率量測儀器 ......................................................... 16 圖 3.6、Kappabridge KLY-3 儀器樣本量測方式 ..................................................... 16 圖 3.7、磁感率異向性橢球體三軸表示圖............................................................... 18 圖 3.8、Flinn diagram 原理圖 ................................................................................... 20 圖 3.9 泥岩中磁性參數 Pj-T 變形演化圖 ................................................................ 20 圖 3.10、沉積岩磁感率橢球體之變形關係示意圖................................................. 22 圖 3.11、磁域壁種類 ................................................................................................. 22 圖 3.12、鐵磁性礦物磁矩磁化過程示意圖............................................................. 24 圖 3.13、遲滯曲線示意圖......................................................................................... 25 圖 3.14、磁性礦物的磁滯曲線斜率型態................................................................. 25 圖 3.15、交互梯度微量測磁儀................................................................................. 26 圖 3.16、校準磁滯曲線示意圖................................................................................. 26 圖 3.17、去磁剩磁曲線............................................................................................. 27 圖 4.1、奇美斷層帶磁性組構分帶圖....................................................................... 30 圖 4.2、奇美斷層下盤樣本磁感率直方圖............................................................... 31 圖 4.3、奇美斷層下盤場址平均磁感率與斷層距離之關係圖............................... 31 圖 4.4、奇美斷層上盤樣本磁感率直方圖............................................................... 32. X.

(12) 圖 4.5、奇美斷層上盤場址平均磁感率與斷層距離之關係圖............................... 32 圖 4.6、斷層下盤的溫度-磁感率結果 ..................................................................... 33 圖 4.7、斷層上盤的溫度-磁感率結果..................................................................... 34 圖 4.8、斷層下盤鐵磁性礦物磁感率比例............................................................... 35 圖 4.9、奇美斷層下盤樣本磁域壁結果................................................................... 36 圖 4.10、斷層上盤鐵磁性礦物磁感率比例............................................................. 37 圖 4.11、奇美斷層上盤樣本磁域壁結果 ................................................................. 38 圖 4.12、奇美斷層下盤樣本平均磁感率與異向性程度圖..................................... 39 圖 4.13、奇美斷層上盤樣本平均磁感率與異向性程度圖..................................... 39 圖 4.14、斷層下盤磁感率橢球體之層面校正前後 K1 與 K3 分佈示意圖 ........... 41 圖 4.15、斷層上盤磁感率橢球體之 K1 與 K3 示意圖 ........................................... 42 圖 4.16、斷層下盤磁感率異向性分帶結果圖......................................................... 44 圖 4.17、斷層上盤磁感率橢球體分帶結果............................................................. 45 圖 4.18、奇美斷層下盤磁性參數分帶結果圖......................................................... 47 圖 4.19、奇美斷層下盤磁性形狀參數及異相性結果圖......................................... 48 圖 4.20、奇美斷層上盤磁性參數分帶結果圖......................................................... 50 圖 4.21、奇美斷層上盤磁性形狀參數及異相性結果圖......................................... 51 圖 5.1、斷層下盤應變演化趨勢圖........................................................................... 54 圖 5.2、斷層下盤校正異向性與形狀參數趨勢圖................................................... 54 圖 5.3、斷層上盤應變演化趨勢圖........................................................................... 55 圖 5.4、斷層上盤校正異向性與形狀參數趨勢圖................................................... 56 圖 5.5、分帶Ⅲ之 P 斷層野外露頭照片 .................................................................. 58 圖 5.6、分帶Ⅲ之旋捲構造野外照片....................................................................... 58 圖 5.7、分帶Ⅲ之應變演化趨勢圖........................................................................... 59 圖 5.8、分帶Ⅲ之校正異向性與形狀參數趨勢圖................................................... 59 圖 5.9、斷層下盤磁性組構應變演化與磁感率異向性結果圖................................ 61 XI.

(13) 圖 5.10、斷層上盤磁性組構 T-Pj 圖與磁感率異向性結果圖 ................................. 61. XII.

(14) 表目錄表 3.1 磁性參數之相關公式..................................................................................... 18. XIII.

(15) 第一章緒論 1.1 前言臺灣位處活動造山帶上，受控於歐亞板塊及菲律賓海板塊斜向擠壓碰撞以及弧後張裂作用（Chai, 1972; Biq, 1973; Teng, 1990)（圖 1.1），發展出許多的斷層構造。奇美斷層整體的斷層面位態呈東北-西南向，至奇美村有轉折為東西向的情形，為了解岩體受斷層錯動作用的變形行為，所以選擇奇美村附近之奇美斷層作為研究區域。運用磁感率異向性（Anisotropy of magnetic susceptibility, AMS）特性(Graham, 1954)，以該非破壞性實驗技術，應用於斷層構造研究中。透過岩石中磁性礦物受變形作用後，岩體內的磁性礦物會產生順向排列甚至變形，將這些磁性礦物在幾何空間上的排列方式稱為磁性組構，感應岩體內所含順磁性礦物量測出磁感率值，作為分析岩石應變的工具，回推岩石受應力擠壓的方向，以瞭解奇美斷層帶應變演化史。. 1.2 研究動機與目的臺灣東部海岸山脈的斷層主要皆以逆斷層為主，且奇美斷層（圖 1.2）為唯一截切海岸山脈之逆斷層，其斷層上下盤岩性及年代差異，形成典型的岩性差異斷層（徐鐵良，1956；陳文山與王源，1996)，其斷層型態依據斷層擦痕結果判斷為左移分量之逆斷層( leftlateral reverse fault ) ( 賴文基，1995；鄭文弘，1996 )。前人針對奇美斷層的研究多以地質調查為主，其斷層帶出露處主要位於奇美村一帶，因此作為本研究區域，但向南北段延伸的斷層線，僅以航照中的斷層崖跡及岩性交界作為依據。且此斷層尚缺乏變形分佈與應變發育過程之相關研究，唯陳蘭欣(2005)及郭思廷(2014)針對此區在構造上有進一步的描述。而本研究進一步應用岩石磁感率異向性之特性，以非破壞性實驗分析斷層應力方向，欲瞭解岩體受斷層錯動作用的變形行為，進而了解奇美斷層的應變演化史。. 1.

(16) 1.3 研究區域位置與交通本研究區域鄰近花蓮縣瑞穗鄉奇美村境內(圖 1.3)，分布於奇美村秀姑巒溪河岸兩側的露頭，屬奇美斷層下盤，岩性以泥岩為主。交通方面可開車經由花 64 縣(瑞港產業道路)通往台東方向約 13 公里處，於奇美派出所指標右轉可至奇美村，從奇美泛舟休息站步行約 500 公尺，到秀姑巒溪河岸邊進行採樣工作。斷層上盤岩性屬安山岩，露頭位於道路旁的邊坡，交通方面可開車至瑞港產業道路繼續往台東方向 13.5 公里及 20 公里之沿線道路旁採集樣本。. 圖 1.1、臺灣周圍板塊構造圖（修改自 Ho, 1986）。. 2.

(17) 圖 1.2、奇美斷層地質圖。(修改自林啟文等人，2009). 圖 1.3、研究區域及採樣點位圖。. 3.

(18) 1.4 奇美斷層之前人研究 1.4.1 奇美斷層簡述奇美斷層最早由徐鐵良於 1956 年進行海岸山脈地質調查時所命名，斷層露頭的標準剖面於奇美村。其分佈北起花蓮縣豐濱向西南經奇美村延伸至德武，全長約 30 公里以上，斷層整體走向呈北偏東 40°-50°，前人也根據斷層帶中的斷層擦痕線理結果，判斷斷層型態屬左移分量之逆斷層（leftlateral reverse fault）（徐鐵良，1956；賴文基，1995；鄭文弘，1996；陳文山與王源，1996)，斷層上盤中新統的都鑾山層逆衝至斷層下盤更新統的八里灣層，斷層上盤岩性為火成岩體，斷層下盤岩性為沉積岩體（Teng et al., 2012；郭思廷，2014)，唯斷層中段處區域，靠近奇美村一帶走向轉為東西走向，奇美斷層帶約為 30 公尺寬，且傾角近乎垂直，為高角度的逆衝斷層（Shyu et al., 2006)。由於奇美斷層露頭不顯著，主要露頭只出露於奇美村一帶，整體斷層跡仍以岩性交界及地形上的斷層崖跡作為奇美斷層跡的劃分依據（Chen et al., 1991；陳文山與王源，1996)。. 1.4.2 斷層活動性前人針對海岸山脈以三角點量測相對於中央山脈的水平位移方向時，發現以奇美斷層為界，其斷層以北的海岸山脈以北偏東 11°向東北移動，而斷層以南的海岸山脈以北偏西 22°向西北移動，顯示海岸山脈南北段的水平位移方向明顯不同（Biq, 1984；李瓊武與余水倍，1987；Chen et al., 1991；陳文山與王源，1996 )。另外，透過地形學分類法計算秀姑巒溪流域的河階數量，結果顯示以奇美斷層為分界，斷層以北的河階數量約四階，斷層南段可達到七至八階，顯示奇美斷層以北的河階抬升速率較慢，斷層以南的河階抬升速率較快( 謝孟龍，1990；Chen et al., 1991；陳文山與王源，1996)，此抬升速率之差異可能受斷層作用影響所致。透過大尺度量測海岸山脈相對於中央山脈整體移動方向，到小尺度計算秀姑 4.

(19) 巒溪河階數量，皆顯示奇美斷層之重要性( 謝孟龍，1990；Chen et al., 1991；陳文山與王源，1996)。奇美斷層活動性於全新世以後無明顯活動紀錄，遂將原本歸為第一類活動斷層(徐鐵良，1956；李瓊武與余水倍，1987；Chen et al., 1991；張瑞津等人，1992；賴文基，1995；朱傚祖與游明聖，1995；鄭文弘，1996；林啟文等人，2000)，改列為第二類活動斷層（林啟文等人，2009）。. 1.4.3 斷層古地磁應力型態李德貴等人（Lee et al., 1986）由磁感率異向性結果，顯示奇美斷層上盤岩體的磁感率橢球型態以雪茄狀橢球體（Kmax > Kint = Kmin）為主；部分樣本磁感率橢球型態呈現圓盤狀橢球體（Kmax = Kint > Kmin）結果，可能受灣潭斷層 (現命名花東山斷層)的擠壓應力影響所致。並將斷層上盤依據最大磁感率之方向分為四個火山熔岩流階段，推測代表不同時期之火成活動。另一方面，以交流磁場及熱去磁方法分析斷層下盤岩體之古地磁，結果顯示與目前地磁場相反，屬於反向地磁世代，而鈣質超微化石的古生物年代為 NN19，結合古生物結果得知屬古地磁的松山反向期(Chi et al., 1980)。同時磁感率異向性結果顯示靠近奇美斷層帶的磁感率橢球型態呈現圓盤狀橢球體(Kmax = Kint > Kmin)結果。利用抗頑力磁譜及飽和等溫殘磁的交流去磁曲線，推論奇美斷層上下盤岩體主要磁性礦物為磁鐵礦。. 1.4.4 斷層岩體構造描述陳蘭欣（2005）沿著秀姑巒溪於奇美村一帶，透過野外調查，針對岩性構造分為五區描述，也分析黏土礦物，並量測岩體破裂密度進行應變分析。黏土礦物分析結果顯示斷層帶之斷層泥組成主要以高嶺土及綠泥石為主。斷. 5.

(20) 層下盤剪切帶中存在伊利石，斷層上盤存在少量膨潤石，由石膏與黃鐵礦富集的現象，推斷應受斷層作用，導致圍岩溫度增加，流體進入裂隙與圍岩產生熱液換質所致。藉由流體與礦脈的富集關係推測岩石破裂密度，發現於奇美斷層帶中以泥質頁岩的破裂密度最高，若泥質頁岩夾薄層砂岩，因岩性差異使破裂密度較泥質頁岩低，且越遠離斷層，破裂密度越小，但整體破裂密度仍朝向斷層帶中心增加。另以 Fry Method 分析應變橢球型態，結果顯示奇美斷層上盤應力擠壓方向以 EW 向為主，斷層下盤應力擠壓方向以 NS 向為主。. 1.4.5 斷層古應力分析郭思廷（2014）以構造截切關係結果推測奇美斷層下盤岩體尚未完全固結時，形成許多軟質變形構造，之後受奇美斷層影響，記錄南北向擠壓應力的變形結果，而斷層作用持續作用，使斷層下盤岩體轉為脆性變形，並於距離奇美斷層帶約 140 公尺處形成寬 2 公尺，傾角大於 80°的高角度逆斷層剪切帶，命名 P 斷層，推測為奇美斷層後期的分支斷層，紀錄西北-東南向擠壓的逆斷層。而奇美斷層的構造變形帶主要集中於斷層下盤，且遠離主斷層面，構造形成的時間愈晚。其結果有助於推測奇美斷層與岩石地層形成之前後關係。以古應力分析結果顯示，依照各岩體構造描述分區說明斷層擦痕結果，主要應力型態分為三組，斷層上盤應力以東北-西南向擠壓及西北-東南向伸張的平移斷層為主。於斷層下盤，褶皺帶的應力型態以南北向擠壓為主。相較遠離斷層帶，主要以脆性變形為主岩體，反映西北-東南向擠壓之逆斷層。. 6.

(21) 第二章地質背景 2.1 海岸山脈之形成臺灣的海岸山脈屬於菲律賓海板塊一部分，由於早期中新世南中國海板塊向東隱沒至菲律賓海板塊下，形成呂宋島弧（Chai, 1972; Bachman et al., 1983;Yang et al., 1995; Chen, 1997 )，並隨著菲律賓海板塊向西北移動(Seno and Maruyama, 1984； Teng et al., 1990； Hall et al., 1996)，與歐亞板塊邊緣斜向碰撞，產生弧前盆地(Suppe, 1984; Huang and Yin, 1990; Huang, 1993)並堆積深海相沉積物(Chi et al., 1981)，形成由礫岩及砂頁岩組成更新世早期深海濁流岩相的八里灣層 (Teng, 1982；Chen and Wang, 1988；Teng, 2007)，至更新世中期以後，火山島弧與弧前盆地抬升至陸上，形成海岸山脈(Teng et al., 1988，2007；Lundberg and Dorsey, 1990)。李德貴等人(Lee et al., 1991)採集海岸山脈八里灣層沉積岩樣本，以古地磁方法得知上新世至更新世時，呂宋島弧是分段擠壓碰撞至歐亞大陸，當呂宋島弧前端撞上歐亞大陸後，呂宋島弧以順時針旋轉約 30˚與歐亞板塊碰撞，且由北向南以每百萬年 70±10 公里的聚合傳遞速度直至與歐亞大陸聚合為止。相對於歐亞大陸邊緣的澎湖，以 GPS 量測海岸山脈移動速率，發現豐濱以南以每年 56-82 mm/yr 向西北水平移動，豐濱以北移動速率約 4 mm/yr 以下（Liew et al., 1990; Chen et al., 1991；Yu et al., 1997; Chang et al., 2000；Hsieh et al., 2004； Yamaguchi and Ota, 2004）。另一方面，豐濱南北移動速率差異的不同，推測其構造活動方式的不同，可能與奇美斷層有關（Chen et al., 1991）。. 7.

(22) 2.2 研究區域地層劃分 2.2.1 都鑾山層 (Tuluanshan Formation) 都鑾山層最早由大江二郎(Ooe, 1939)繪製台東地質圖時命名，之後徐鐵良 (1956)沿用至今。其分佈北從花蓮溪口，南至利吉村，全長約 150 公里。都鑾山層為厚度約一千公尺以上的安山岩質火山岩(陳文山與王源，1996；Song and Lo, 2002)，前人初步將都鑾山層區分為兩個岩層單位：奇美火成雜岩(Chimei Igneous complex)及都鑾山層(Ho, 1986；Song and Lo, 1990)；並將奇美火成雜岩又細分為天港山及灣潭兩個岩段；都鑾山層分為石門角礫岩、石梯坪凝輝岩及港口石灰岩三個岩段(Song and Lo, 1990)。岩相由下而上為灣潭火山岩流(Wantan lava flow)、天港山侵入岩(Tienkangshan diabase)、石門火山角礫岩(Shihmen volcanic breccia)、石梯坪凝灰岩(Shihtiping tuff)、港口石灰岩(羅煥記等人，1993；陳文山與王源， 1996；Chen，1997；Song and Lo，1988、2002 )，其岩層下部以安山岩質熔岩流為主，上覆主要以基質支持顆粒的火山碎屑流以及凝灰岩為主(徐鐵良，1956； Yen, 1969；Teng and Lo, 1985；Chen and Wang, 1988；Song and Lo, 1988)。鉀氬定年及鋯石核飛跡定年法測得都鑾山層形成年代約為中新世左右(Ho, 1969； Juang and Bellon, 1984；Yang et al., 1988；Lo et al., 1994)。奇美村一帶的奇美火成雜岩屬灣潭火山岩流及天港山侵入岩，為都巒山層底層的火山熔岩流，受後期至少三次熱液換質作用(Lan, 1982)。顏倉波與朱敏( Yen and Ju, 1986 )沿秀姑巒溪採集奇美火成岩體樣本，以古地磁方法分析，將奇美火成岩體分為三至四期的火成作用，又以灣潭火山岩流的噴發年代為最老年代(Lee, 1986)。. 8.

(23) 2.2.2 八里灣層（Paliwan Formation）八里灣層由張麗旭（Chang, 1967）所命名，其透過有孔蟲生物帶進行地層劃分。其岩性主要以礫岩、泥岩及砂頁岩互層為主，岩層最厚達四千公尺，並將其岩相分為富田段（泥岩）、水璉段（礫岩）、泰源段（砂頁岩互層）；水璉段屬深海上部沖積扇環境，泰源段為深海相濁流岩環境(陳文山與王源，1996)，富田段多與泰源段合併討論，互為同時異相關係（Chen and Wang, 1988；Teng and Chen, 1988；陳文山與王源，1996）。本研究區八里灣層的沉積物來源為更新世時，受弧陸碰撞作用，使許多源自古中央山脈的輕度變質岩沉積於盆地中，形成深海沖積扇環境，並可見濁流沉積構造、脫水構造、粒級層及旋捲構造（Chi, 1980；Chen and Wang, 1988）。. 2.3 花東山斷層斷層型態為逆斷層形式，走向為北偏東 20 度，北起秀姑巒溪-灣潭，向南延伸至六十石山一帶，全長約 35 公里，徐鐵良（1956）稱此斷層為花東山逆斷層。於灣潭附近通過都鑾山層，曾經稱為灣潭斷層（Wang and Yang, 1974），而後研究顯示灣潭斷層向南延伸仍連接花東山斷層，因此沿用花東山斷層之名(陳文山與王源，1996)。. 9.

(24) 10.

(25) 第三章研究方法及磁學原理本研究應用古地磁方法分析岩層中磁性礦物所記錄的磁學訊息，重建奇美斷層帶的應變過程。由於奇美斷層上下盤的岩性差異，遂將上盤及下盤根據不同的岩性，分別採集定向樣本及定向岩芯，並針對樣本中的磁性礦物，進行各項磁學實驗分析。研究流程如圖 3.1，本章將於下節詳細說明實驗步驟及研究原理。. 圖 3.1、研究流程圖。. 11.

(26) 3.1 野外樣本採集與樣本製備本研究區域斷層上下盤岩性分別以火成岩及沉積岩為主。於 2012 年 7 月及 2013 年 7 月分別由蔡原閔及郭思廷於本研究區以鑽機鑽取沉積岩定向岩芯，本人於 2014 年 10 月 10 日~12 日補採部分沉積岩定向岩芯，於 2015 年 1 月 22 日 ~25 日採集定向火成岩手標本。火成岩區域的安山岩因裂隙多，且受到熱水換質作用，所以採集風化程度較小的火成岩手標本。沉積岩區域受地表風化作用影響，需先挖除岩層表面 10-30cm 破碎及風化的部分，再進行岩芯鑽取，以取得較新鮮且完整的樣本，同時採樣以岩性屬頁岩質或粉砂夾頁岩質沉積岩為主。為求數據統計上的精準性，每個場址（site）採集立方體（或正圓柱體）樣本約 6 至 8 個，場址間距約在 5-20 公尺間，共計 129 個取樣點場址，切製 510 個立方及圓柱體樣本。採樣與岩芯定向工具如圖 3.2。. 圖 3.2、野外採樣與岩芯定向工具照片。（a）左側為打水幫浦用來冷卻鑽管；右側為鑽機，其鑽管口徑約 2.3 公分。（b）岩芯定位器。（c）由左而右分別為:布氏羅盤（Brunton compass）用以量測岩芯位態；取芯器可將岩芯折斷取出；銅線用於標記岩芯朝向露頭外側的箭頭方向。. 12.

(27) 3.1.1 定向岩芯採集步驟 a. 選擇採樣位置，於露頭上以油漆筆畫上不對等的 X 記號，標示標本編號，並拍照紀錄。 b. 利用攜帶型 GPS 紀錄樣本座標。 c. 使用 Pomeroy EZ Core Drill（型號 D261-C，以下簡稱鑽機），將 2T 機油及 95 無鉛汽油以 1:50 的比例混合燃料倒入鑽機油箱，並裝上鑽管(外徑 2.5 公分，內徑 2.3 公分，長 17 公分)以及蛇管，然後發動運轉。 d. 鑽機發動時，試將給水幫浦中的水導入蛇管中。由於鑽取岩芯時，鑽管內側的管壁會與露頭接觸摩擦，產生高熱，遂必須在鑽取過程中，經由蛇管給予冷卻水降溫。 e. 鑽取岩芯至適當深度約 6-8 公分時，即可將鑽管抽離。 f. 以岩芯定向器與羅盤量測岩芯的方向角與傾角，紀錄岩芯樣本位態（圖 3.3）。 g. 以銅線標記岩芯朝向露頭外側的箭頭方向。 h. 放入取芯器折斷岩芯並取出，以銅線標示岩芯方向（箭頭指向露頭外側）並寫上樣本編號。 i. 以紙巾包覆岩芯，裝於夾鏈袋內，袋口半開，以利排除岩芯水份，紀錄樣本編號、採樣日期、位態，遂完成樣本採集。 j. 紀錄樣本層面位態與構造位態（節理、劈理、褶皺），以便後續實驗分析時，回歸岩層水平位態之校正使用。. 13.

(28) 圖 3.3、定向岩芯與地理座標之關係。左側圖為岩芯樣本於原始地層中的位態， Z 軸為岩芯軸指向地底的方向，X 軸為垂直 Z 軸的方向；右側圖指示定向岩芯與地理座標間之關係，Z 軸與 X 軸的水平投影線夾角為岩芯傾角（dip），地理北極與 X 軸水平投影的順時鐘夾角為岩芯的方位角（azimuth）（修改自 Butler, 1992）。. 3.1.2 定向樣本採集步驟 a. 選擇採樣位置，於露頭上以傾斜儀測量面狀構造位態，用油漆筆將定向標誌畫記於欲採集的岩樣上，標示標本編號，並拍照紀錄（圖 3.4）。 b. 利用攜帶型 GPS 紀錄樣本座標。 c. 用地質鎚將樣本取下，以報紙包裹樣本裝於夾鏈袋內，於夾鏈袋外寫下樣本編號、位態、採樣日期。. 14.

(29) 圖 3.4、定向樣本位態紀錄。以傾角-傾向法（dip-dip direction）紀錄樣本位態。. 3.1.3 實驗樣本製備 a. 將定向岩芯及定向手標本，用切磨機切成直徑及高皆為 2.2 公分的正立方體及正圓柱體。 b. 以油漆筆標示樣本編號。 c. 利用 Kappabridge KLY-3 儀器（圖 3.5）量測正圓柱體及正立方體三個方向的磁感率（圖 3.6）。. 15.

(30) 圖 3.5、Kappabridge KLY-3 磁感率量測儀器。本實驗儀器位於中央研究院-古地磁實驗室。. 圖 3.6、Kappabridge KLY-3 儀器樣本量測方式。沿著野外所繪的傾向線（紅色箭頭），旋轉圓柱體（各轉 90 度），測量圓柱體各方向的磁感率（藍色線定為 X1 方向）（修改自 Gee et al., 2008）。. 16.

(31) 3.2 磁學原理本研究以 Kappabridge KLY-3 儀器透過均勻的電磁場線圈量測岩石樣本三個方向的磁感率，由 SUSAR 軟體計算張量形式的磁感率數值，以分析奇美斷層帶的磁感率異向性應變趨勢。下節將說明磁感率原理、影響因素及相關的磁學參數。. 3.2.1 磁感率（Magnetic susceptibility）岩石當中含有磁性物質（magnetic material），施以外加磁場（additional magnetic field, H）時，其內部磁性物質感應產生磁化量（magnetization, M），即磁性物質接受外加磁場在不同方向上所產生感應磁化量之比值，通常以矩陣表示，稱為磁感率（magnetic susceptibility, k ），其關係式（式一）如下: （式一）. Mi = [k]ij Hj M = magnetization（磁化量） H = additional magnetic field（外加磁場） k = magnetic susceptibility（磁感率）. 磁感率值會伴隨方向不同而改變。例如，當岩體受變形作用時，岩體內的磁性礦物會產生順向排列甚至變形，將這些磁性礦物在幾何空間上的排列方式稱為磁性組構（magnetic fabrics）。磁性組構可視為一個磁感率橢球體（magnetic susceptibility ellipsoid）（圖 3.7），並定義三軸關係為 Kmax ≥ Kint ≥ Kmin（或 K1 ≥ K2 ≥ K3），最易磁化軸為 Kmax（磁感率值大），其次 Kint 和 Kmin 分別為次中磁化軸及最小磁化軸（磁感率值小），最長軸（Kmax）通常與擠壓方向垂直(Hrouda, 1982；Borradaile, 1987；Borradaile and Henry, 1997；Pares and van der Pluijm, 2003)，磁感率橢球體的觀念類似應變橢球體（strain ellipsoid），並將磁感率橢球體的幾何型態稱為磁感率異向性（Anisotropy of magnetic susceptibility, 縮寫為 AMS）， 17.

(32) 透過磁感率橢球體三軸數值的計算可得到不同意義的磁性參數，如表 3.1 中之公. 式。. 圖 3.7、磁感率異向性橢球體（AMS ellipsoid）三軸表示圖。擠壓方向與最長軸（Kmax）垂直。表 3.1 磁性參數之相關公式 Parameter. Formula. Reference. L（Magnetic lineation）. 𝐾𝑚𝑎𝑥 ⁄ 𝐾𝑖𝑛𝑡. Balsley and Buddington（1960）. 𝐾𝑖𝑛𝑡 ⁄ 𝐾𝑚𝑖𝑛. Stacey et al.（1960）. 磁性線理程度 F（Magnetic foliation）磁性葉理程度 P（degree of anisotropy）. Balsley and Buddington（1960） 𝐾𝑚𝑎𝑥 ⁄ 𝐾𝑚𝑖𝑛. Nagata（1961）. [ln(𝐹) − ln(𝐿)]⁄[ln(𝐹) + ln(𝐿)]. Jelinek（1981）. 異向性程度 T（Ellipsoid shape parameter）形狀參數 Pj（Corrected degree of anisotropy）校正異向性 km（Mean susceptibility）. exp√2 [(𝑙𝑛. 𝐾𝑚𝑎𝑥 2 𝐾𝑖𝑛𝑡 2 𝐾𝑚𝑖𝑛 2 Jelinek（1981） ) + (𝑙𝑛 ) + (𝑙𝑛 ) ] 𝐾𝑚 𝐾𝑚 𝐾𝑚. (𝐾𝑚𝑎𝑥 + 𝐾𝑖𝑛𝑡 + 𝐾𝑚𝑖𝑛) ⁄3. 平均磁感率 Int（Intensity）強度. √(𝐿 − 1)2 + (𝐹 − 1)2. 18. Nagata（1961）.

(33) 一般定義 Kint / Kmin 比值為磁性葉理程度（foliation, F），Kmax / Kint 比值為磁性線理程度（lineation, L），由橫軸 F 與縱軸 L 構成的 Flinn diagram 關係圖 (Flinn, 1962），此關係圖本身定義是用來說明應變的程度，而本研究以磁感率橢球體三軸變化關係說明應變的程度，藉以 Flinn diagram 關係圖輔助說明這些受外力作用後的磁性組構的變化及其應變程度（圖 3.8a），以到原點的距離視為強度(Intensity)，當橢球資料越靠近橫軸磁性葉理，磁感率橢球體越呈圓盤狀（disc-shaped or oblate），越靠近縱軸磁性線理，磁感率橢球體越呈雪茄狀（cigar-shaped or prolate）。Flinn diagram 圖以斜率區分圓盤狀（disc-shaped or oblate）或雪茄狀（cigar-shaped or prolate），斜率為零呈圓盤狀，斜率為無限大呈雪茄狀，因此斜率數值上分布不均，無法以數值有效分辨磁感率橢球體形狀，故將其斜率轉為縱軸從 1 到-1 的形狀參數（Ellipsoid shape parameter, T）(Jelinek, 1981)，當 1 > T > 0 時，磁感率橢球體視為圓盤狀，當 0 > T > -1 時，磁感率橢球體視為雪茄狀，並可以配合橫軸為校正異向性程度（Corrected degree of anisotropy, Pj）(Jelinek, 1981)的分佈圖（圖 3.9）用來說明隨應變程度增加磁感率橢球體形狀的變化（Borradaile and Henry, 1997；Pares et al., 1993；Pares and van der Pluijm, 2003；Pares et al., 2004）。沉積岩受擠壓變形並發育劈理的磁性組構演變過程可透過 Flinn diagram 說明，其可以分為六個階段（圖 3.8b）: Type 1 初始壓密頁岩（initial compacted shale）， Type 2 早期變形階段（earliest deformation stage），Type 3 鉛筆狀構造階段（pencil structure stage），Type 4 初期劈理階段（embryonic cleavage stage），Type 5 劈理階段（cleavage stage），Type 6 劈理及伸張線理（cleavage with stretching lineation）（Lüneburg, 1999；Parés, 1999）。. 19.

(34) 圖 3.8、Flinn diagram 原理圖（修改自 Flinn, 1962）。（a）Flinn diagram 與磁感率橢球體三軸關係。（b）以 Flinn diagram 圖說明沉積岩磁性組構演變過程。. 圖 3.9、泥岩中磁性參數 Pj-T 變形演化圖（修改自 Pares et al., 2004）。 Graham（1966）首先以赤平投影圖說明沉積岩受擠壓應力時，磁感率橢球體的變形過程，對照圖 3.8b Flinn diagram 的演化過程，亦可分為六個階段（圖 3.10）。Type 1:沉積岩於原始水平狀態時，受荷重作用使磁感率橢球體 Kmin 軸集中於投影圖中心，且 Kmax 與 Kint 均勻分散於圓周上，為圓盤狀橢球體（Kmax = Kint > Kmin）。Type 2:當給予東西方向水平擠壓時，Kmin 軸仍會集中於中心， 20.

(35) Kmax 軸會往垂直擠壓方向集中，Kint 軸會往水平擠壓方向集中，為一般橢球體（Kmax > Kint > Kmin）。Type 3:當東西向水平擠壓應力持續，Kint 軸數值會逐漸變小，且 Kint 與 Kmin 兩軸開始交換，此時 Kmin 軸平行應力擠壓方向呈平行， Kmax 軸與擠壓應力方向垂直，為雪茄狀橢球體（Kmax > Kint = Kmin）。到 Type4 時，東西向水平擠壓應力持續，Kint 軸數值集中投影圖中心，Kmin 軸與水平應力擠壓方向平行，此時磁感率橢球體形狀為一般橢球體（Kmax > Kint > Kmin）。 Type 5:當東西向水平擠壓變形持續，集中於投影圖中心的 Kint 軸的數值持續增加，逐漸與 Kmax 軸數值一致，而 Kmin 軸平行擠壓應力方向，為圓盤狀橢球體（Kmax = Kint > Kmin）。Type 6 時，Kmax 軸集中於投影圖中心，Kmin 軸仍與擠壓應力方向平行，而 Kint 軸集中於投影圖圓周上，為圓盤狀橢球體（Kmax > Kint > Kmin）。本研究以磁感率橢球體做為應變分析依據，但磁感率會受磁性礦物的豐度、磁域壁大小與種類等三個因素影響，又受控於磁性礦物內部磁矩的相互作用，進而影響磁感率橢球體結果。根據磁性礦物磁矩（magnetic moments）排列方式的差異，可將磁性礦物分為三類：順磁性（paramagnetism）、抗磁性（diamagnetism）及鐵磁性（ferromagnetism）礦物，鐵磁性又可再細分為鐵磁性（ferromagnetic）、次鐵磁性（ferrimagnetic）及反鐵磁性（antiferromagnetic）礦物。順磁性礦物的磁感率通常為一正值，約為 10-3-10-6，當給予順磁性礦物外加磁場時，其磁矩會與外加磁場方向相同，其磁感率值易受溫度影響；抗磁性礦物磁矩與外加磁場方向相反，磁感率值為負值，約為-10-5，其磁感率值不受溫度影響；而鐵磁性礦物具有高磁感率且磁感率易受溫度影響，又因內部磁矩的偶合作用（couple action）強烈，可造成磁化不穩定，為達穩定狀態會形成磁域壁（magnetic domain wall）；可將磁域壁分為三種:單磁域（ single domain, SD）、偽單磁域（pseudo-single-domain, PSD）及多磁域（multidomain, MD）（圖 3.11）。. 21.

(36) 圖 3.10、沉積岩磁感率橢球體之變形關係示意圖（修改自 Graham, 1966）。. 圖 3.11 、磁域壁種類。（ a ）單磁域（ single domain, SD ）。（ b ）偽單磁域（pseudo-single-domain, PSD）。（c）多磁域（multidomain, MD）。. 3.2.2 磁滯曲線（Hysteresis loop）當給予磁性礦物外加磁場（additional magnetic field, H）時，會產生感應磁化量（magnetization, M），內部磁矩（magnetic moments）隨著外加磁場強度增加到達飽和磁化（magnetic saturation, Ms）時，磁化方向趨於一致且磁化量（M）不再增加（圖 3.12），當磁場強度降低時，磁化強度（magnetization）也會減弱，當外加磁場為零，其磁化量未變成零時，稱其磁化量為剩餘磁化量（residual magnetization, Mrs）；將剩餘磁化量降為零所需要的反向磁場強度，所產生抵抗退磁能的力，稱為矯頑力（coercive force, Hc）。給予反向磁場也會得到反向磁化 22.

(37) 率達到飽和，最終形成非線性且封閉的磁滯曲線（Hysteresis loop）（圖 3.13）。一般而言，磁性礦物顆粒越小，磁滯現象越明顯。磁性礦物粒度越大，磁矩的偶合作用也越強烈，易造成內部的靜磁能不穩定，因此需要建立磁域壁來穩定，但磁域壁的增加會使磁性礦物越難磁化，且對於相同的磁性礦物來說，粒度大的磁感率會比粒度小的來得低，所以顆粒越小，磁滯現象也越明顯。磁感率同為正值的順磁性及鐵磁性礦物，差異在鐵磁性礦物在給予外加磁場時，會有磁飽和現象，且磁場降為零時有剩餘磁化量。遂根據順磁性及鐵磁性礦物磁滯現象的特性，將兩者在高磁場下量測的磁滯曲線斜率之差值，視為順磁性礦物在單位體積樣本中磁感率的貢獻，以磁滯曲線斜率的差值評估樣本中順磁性礦物磁感率及鐵磁性礦物磁感率含量佔總單位體積的百分比例（Kelso et al., 2002）（圖 3.14）。關於磁滯曲線實驗之量測，本研究使用中央研究院古地磁實驗室之交互梯度微量測磁儀（Princeton Measurements Co. MicroMag 3900 Series Vibrating Sample Magnetometer, PMC MicroMag 3900 Series VSM）（圖 3.15），透過震動樣本產生感應線圈的磁通量變化來量測磁滯曲線（Thill et al., 2000 ; Kelso et al., 2002 ; Ferré et al., 2004）。有關磁滯曲線實驗前的樣本備製，步驟如下：取岩石樣本約直徑 0.5cm 且長 1.5cm 的碎塊或將其粉末填充至四號透明膠囊內，通常可填充至 1g，若樣本粉末不足，需用棉花充填。完成樣本備製後，從連接儀器的軟體 MicroMag VSM 中開啟磁鐵，並將膠囊放置於樣本桿（sample rod assembly）上，鎖於夾頭（collet）後，開啟震動鈕震動鎳箔樣本（nickel foil sample）進行儀器校準（calibrate），將外加磁場設定磁鐵為 0.5T，並調整旋轉盤，上下左右調整鈕把樣本調整至敏感度（sensitivity）最大，以每秒 2mT 的速度增加磁場強度，完成儀器校準後，才分析膠囊樣本，得到樣本原始磁滯曲線（raw curve）(圖 3.16），經由軟體 MicroMag VSM 以 70%預設值校正斜率（adjusted slope），移除順磁性礦物磁感率值，得到校正後只含鐵磁性礦物磁感率值的磁滯曲線（adjusted curve）（圖 3.16）。 23.

(38) 繼續進行直流去磁剩磁曲線（DC Demagnetization remanence curve, DCD）實驗，其為給予反向磁場後達磁飽和，再將磁場移除，以去磁曲線（Demagnetization curve）上的剩餘磁化量對應反向磁場所組成的曲線，稱去磁剩磁曲線（圖 3.17）。而在去磁曲線上對應剩餘磁化量為零的磁場，即為剩磁矯頑力（Hcr）值，並結合由磁滯曲線（Hysteresis curve）所測得的磁飽和量（Ms）、剩餘磁化量（Mrs）及矯頑力（Hc）共四個數值分析磁性礦物之磁域壁種類。通常以橫軸抗磁力比值 Hcr/Hc 及縱軸磁化量比值 Mr/Ms 分析磁性礦物的磁域壁種類。以磁鐵礦為例，Hcr/Hc 數值在 1 ~ 1.5 之間且 Mr/Ms 數值在 0.5 ~ 0.6 為單磁域壁（single domain, SD）；偽單磁域壁（psudio single domain, PSD）為 Hcr/Hc 數值在 1.5 ~ 4 之間且 Mr/Ms 數值在 0.05 ~ 0.5；多磁域壁（muti domain, MD）為 Hcr/Hc 數值> 4 且 Mr/Ms 數值 0-0.05（Day et al., 1977）。由溫度-磁感率實驗得知本研究區域磁性礦物為磁鐵礦，得以實線劃分磁域壁區間。. 圖 3.12、鐵磁性礦物磁矩磁化過程示意圖。橫軸為外加磁場（H），縱軸為磁化量（M），當外加磁場以相同方向增加強度，磁矩方向也會越趨於一致。（修改自 Wyatt and Hughes, 1974）。. 24.

(39) 圖 3.13、遲滯曲線示意圖。. 圖 3.14、磁性礦物的磁滯曲線斜率型態。（a）順磁性礦物及反磁性礦物。（b）鐵磁性礦物。（c）包含順磁性及鐵磁性礦物。(修改自 Kelso et al., 2002)。. 25.

(40) 圖 3.15、交互梯度微量測磁儀。. 圖 3.16、校準磁滯曲線示意圖。黑色曲線為原始磁滯曲線，紅色曲線為校準磁滯曲線，α 值為順磁性礦物磁感率含量（SI）。. 26.

(41) 圖 3.17、去磁剩磁曲線。紅色線為去磁曲線，綠色線為反向磁場磁飽和曲線，黑色原點為剩餘矯頑力。. 3.2.3 溫度-磁感率（Temperature – function magnetic susceptibility）由於鐵磁性礦物易有瞬間磁化現象（spontaneous magnetization），隨著溫度升高，鐵磁性礦物內部的磁矩受熱能影響排列變得凌亂，因此自發磁化的現象會減弱。當達到某個溫度時，磁矩排列凌亂，自發磁化現象消失，此溫度稱為居禮溫度（Curie temperature）。當超過鐵磁性礦物的居里溫度後，內部磁矩會轉變為順磁性且受外加磁場增強影響，其方向亦會趨於一致。實驗前須將岩石樣本以瑪瑙缽研磨約 0.4g 的粉末量，放入儀器 KLY-3S Kappabridge 的感測針，以 CS-3 Temperature Control Unit 來感測溫度，並加氬氣阻隔外在氣體，避免樣本發生氧化反應，約從 25°C 開始增溫至約 700°C 後降溫，利用軟體 SUSTE 觀察在加溫與降溫過程中，磁性礦物的磁感率是否在溫度變化過程中發生改變。不同的磁性礦物種類，會有不同的居里溫度範圍，因此藉由觀察樣本中磁感率值在特殊溫度時的改變，推測磁性礦物之種類。. 27.

(42) 28.

(43) 第四章研究結果本研究沿著秀姑巒溪河岸與瑞港公路採集定向岩芯及手標本，總共 129 個場址，並切製出 510 個立方體及圓柱體樣本，以進行磁感率異向性分析，其中奇美斷層上盤之火成岩類有 11 個場址，奇美斷層下盤的沉積岩類有 118 個場址。透過磁感率橢球體資料結果分析奇美斷層上下盤的應變趨勢，將不同磁性參數對奇美斷層的遠近作圖，繪製一條垂直奇美斷層帶走向的 aa’剖面線，將樣本位置平行奇美斷層帶走向投影至 aa’剖面線上（圖 4.1），以了解磁感率異向性及不同磁性參數其分佈與特性對於奇美斷層距離遠近的變化。另一方面，根據陳蘭欣（2005）、郭思廷（2014）及宋聖榮等人（2002）於奇美斷層的野外構造分帶描述作為基礎，依本研究每個場址(site)隨斷層距離的磁感率異向性變化，將斷層下盤劃分為五個分帶Ⅰ、Ⅱ、Ш、Ⅳ、Ⅴ，斷層上盤劃分三個分帶 A、B 與 C。由於磁感率異向性（AMS）可能會受磁性礦物之豐度、磁域壁大小、種類以及應變之影響，為了瞭解 AMS 是否僅反映應變之效應，下面小節將針對磁性礦物的豐度、磁域壁大小與種類等三者影響因素分別以斷層上盤和下盤岩體來進行探討。. 29.

(44) 圖 4.1、奇美斷層帶磁性組構位置圖。. 4.1 奇美斷層磁性礦物分析結果樣本經 Kappabridge KLY-3 儀器量測後得出的磁感率數值，會受到樣本本身磁性礦物的豐度、磁域壁大小、種類及外力變形作用而導致磁感率異向性的結果。利用溫度─磁感率實驗與遲滯曲線實驗鑑定本研究區域之磁性礦物種類及磁域壁大小特徵，以了解各樣本中磁性礦物是否受磁性礦物自身特性變化的影響，造成磁感率異向性之不同。由於斷層上下盤岩體岩性的差異，遂分別針對上下盤磁性礦物分析結果作描述。. 30.

(45) 4.1.1 斷層下盤磁感率豐度結果統計本研究斷層下盤樣本磁感率數值的分佈趨勢（圖 4.2），樣本岩性屬泥質頁岩，磁感率峰值大部分集中在 0.0005-0.001（SI）間。從各場址平均磁感率對奇美斷層帶距離關係圖（圖 4.3），則顯示整體磁感率值無明顯突增，豐度一致，因此磁感率豐度並非影響磁感率異向性變化的因素。 16. n = 436. 14 12. Number. 10 8 6 4 2 0 0.0005. 0.0010. 0.0015. 0.0020. 0.0025. Km (SI). 圖 4.2、奇美斷層下盤樣本磁感率直方圖。. 0.0030. n = 105. Km (SI). 0.0025 0.0020 0.0015 0.0010 0.0005 0.0000 0. 100. 200. 300. 400. Distance (m). 圖 4.3、奇美斷層下盤場址平均磁感率與斷層距離之關係圖。. 31. 500.

(46) 4.1.2 斷層上盤磁感率豐度結果統計本研究斷層上盤樣本磁感率數值的分佈趨勢（圖 4.4），樣本岩性屬安山岩，磁感率峰值大部分集中在 0.01（SI）之間。從各場址平均磁感率與奇美斷層帶距離關係圖（圖 4.5），整體平均磁感率值無明顯差異，豐度一致，不影響磁感率異向性結果，唯距離斷層約-2000m 以後的樣本磁感率數值較高，其現象將於第五章進一步說明。 2.5. n = 73. Number. 2.0. 1.5. 1.0. 0.5. 0.0 0.00. 0.01. 0.02. 0.03. 0.04. 0.05. 0.06. 0.07. Km (SI). 圖 4.4、奇美斷層上盤樣本磁感率直方圖。. 圖 4.5、奇美斷層上盤場址平均磁感率與斷層距離之關係圖。. 32. 0.08.

(47) 4.1.3 斷層下盤的溫度-磁感率結果本研究從斷層下盤各分帶中選擇 2-3 個場址共 19 個代表性樣本進行磁性礦物種類分析。利用 KLY-3S Kappabridge 儀器，放入樣本粉末，從約 25°C 開始增溫，發現溫度升至 570 - 580°C 時，增溫曲線中的磁感率值明顯降低（圖 4.6），此居禮溫度變化區間屬於磁鐵礦（Hao et al., 2012）。當溫度升至 700°C 左右後開始降溫，降溫曲線中的磁感率值同在 570 - 580°C 的溫度有所改變。由本實驗確定本研究區域奇美斷層下盤代表性樣本的磁性礦物種類為磁鐵礦，顯示斷層下盤磁性礦物種類一致，並不影響磁感率異向性的變化。. 圖 4.6、斷層下盤的溫度-磁感率結果。紅色線為增溫曲線（Heating），藍色線為降溫曲線（Cooling）。. 4.1.4 斷層上盤的溫度-磁感率結果從斷層上盤各分帶中選擇 4 個代表性樣本進行分析。利用 KLY-3S Kappabridge 儀器，放入樣本粉末，從約 25°C 開始增溫，發現同樣在溫度升至 33.

(48) 570 - 580°C 時，增溫曲線中的磁感率值明顯降低（圖 4.7），此居禮溫度變化區間屬於磁鐵礦（Hao et al., 2012）。而降溫曲線的磁感率值低於增溫曲線，是因為在增溫後，鐵磁性礦物溶入在磁性較低的主體礦物中，使得降溫曲線的磁感率值降低(Dankers, 1978)。由本實驗確定本研究區域奇美斷層上盤磁性礦物種類為磁鐵礦，顯示斷層上盤磁性礦物種類一致，並不影響磁感率異向性結果。. 圖 4.7、斷層上盤的溫度-磁感率結果。紅色線為增溫曲線（Heating），藍色線為降溫曲線（Cooling）。. 4.1.5 斷層下盤磁滯曲線實驗結果基本上，磁性礦物顆粒度大，須建立的磁域壁就越多，磁性礦物越難磁化，磁化量較小，反之，磁性礦物顆粒度小，所建立的磁域壁少，磁性礦物越易磁化，磁化量較大。考慮研究樣本磁域壁大小是否影響磁感率異向性變化的結果，從斷層下盤. 34.

(49) 119 個場址中選取 114 個代表場址的樣本進行磁滯曲線實驗，透過本實驗了解本研究區域樣本中，不同磁性礦物的磁感率貢獻比例及磁域壁大小。由校正前後的磁滯曲線斜率差值（α）(圖 3.16)，分析樣本中所含順磁性礦物磁感率及鐵磁性礦物磁感率的比例，由圖 4.8 所示，本研究樣本中主要以鐵磁性礦物磁感率為主，其比例佔 99%~98% ，順磁性礦物磁感率比例則佔 0.19%~1.3%，由磁滯曲線實驗，顯示樣本中磁感率的主要貢獻者以鐵磁性礦物為主。透過磁滯曲線實驗得出剩磁矯頑力（Hcr）、矯頑力（Hc）、剩餘磁化量（Mr）及磁飽和量（Ms）四個數值，進而分析磁性礦物的磁域壁種類。由溫度-磁感率實驗得知本研究區域磁性礦物為磁鐵礦，得以實線劃分磁域壁區間，本研究之斷層下盤樣本中之磁性礦物磁域壁區間皆屬偽單磁域壁（PSD）（圖 4.9），顯示磁. Ferromagnetism susceptibility / Km - (%). 域壁種類一致，因此磁域壁並非影響斷層下盤磁感率異向性變化的因素。. 1.000 0.995 0.990 0.985 KHF KF. 0.980 0.020. 0.000 0. 100. 200. 300. 400. 500. Distance (m). 圖 4.8、斷層下盤鐵磁性礦物磁感率比例。橫軸為奇美斷層下盤岩芯樣本對斷層的距離，縱軸為樣本的總磁感率數值中，鐵磁性礦物磁感率（KF）及順磁性礦. 35.

(50) 物磁感率（KHF）所佔之百分比。. 0.6 no test magnetite. SD 0.5. PSD Mr / Ms. 0.4. 0.3. 0.2. 0.1. MD. 0.0 0. 1. 2. 3. 4. 5. Hcr / Hc. 圖 4.9、奇美斷層下盤樣本磁域壁結果。SD 為單磁域（single- domain）、PSD 為偽單磁域（Pseudo-single-domain）以及 MD 為多磁域（Multi-domain）。. 4.1.6 斷層上盤的磁滯曲線實驗結果考慮研究樣本磁域壁大小是否為影響磁感率異向性變化的因素之一，從斷層上盤樣本選取 11 個代表場址的樣本進行磁滯曲線實驗，透過本實驗了解斷層上盤的磁性礦物磁感率的貢獻及磁域壁大小。從磁域壁大小可得知磁性礦物的顆粒大小。由校正前後的磁滯曲線斜率差值（α）（圖 3.16），分析樣本中所含順磁性礦物磁感率及鐵磁性礦物磁感率的比例，由圖 4.10 所示，本研究樣本中主要以鐵磁性礦物磁感率為主，其比例佔 99%左右，順磁性礦物磁感率比例則佔 0.01%左右，由本實驗結果，顯示樣本中磁感率的主要貢獻者以鐵磁性礦物為主。 36.

(51) 利用磁滯曲線實驗獲得剩磁矯頑力（Hcr）、矯頑力（Hc）、剩餘磁化量（Mr）及磁飽和量（Ms）四個數值，進一步分析磁性礦物的磁域壁種類。由溫度-磁感率實驗已得知本研究區域磁性礦物為磁鐵礦，得以實線劃分磁域壁區間。本研究斷層上盤樣本磁域壁區間屬偽單磁域壁（PSD）及多磁域壁（MD）（圖 4.11），部分樣本有多磁域壁種類的形成，顯示磁性礦物顆粒度較大，推論因安山岩本身經由岩漿冷卻所形成，導致磁性礦物結晶的顆粒度較大，因此斷層上盤磁感率異. Ferromagnetism susceptibility / Km - (%). 向性變化結果並不受磁性礦物的顆粒度大小所影響。. 1.000 0.995 0.990 0.985 KHF KF. 0.980 0.04. 0.000 -2500. -2000. -1500. -500. 0. Distance (m). 圖 4.10、斷層上盤鐵磁性礦物磁感率比例。橫軸為奇美斷層上盤岩芯樣本對斷層的距離，縱軸為樣本的總磁感率數值中，鐵磁性礦物磁感率（KF）及順磁性礦物磁感率（KHF）所佔之百分比。. 37.

(52) 圖 4.11、奇美斷層上盤樣本磁域壁結果。PSD 為偽單磁域（Pseudo-single-domain）、 MD 為多磁域（Multi-domain）。. 4.1.7 本研究磁感率異向性之控因須考慮由變形作用所導致的磁感率異向性結果，並不受磁感率數值所控制，遂以異向性程度（P）（表示磁感率橢球體異向性程度）與平均磁感率（Km）關係圖說明異向性程度是否受磁感率數值增加而呈線性關係，從圖 4.12 及圖 4.13 可見奇美斷層上下盤樣本之平均磁感率均未與異向性程度呈線性關係，遂推斷構造變形作用為造成磁感率異向性變化的結果，因此可從磁感率異向性結果說明奇美斷層帶之應變演化。. 38.

(53) 1.25. 1.20. 1.15. y = 14.145x + 1.092. P. R² = 0.0156 1.10. 1.05. 1.00 0.0000. 0.0005. 0.0010. 0.0015. 0.0020. 0.0025. 0.0030. Km (SI). 圖 4.12、奇美斷層下盤樣本平均磁感率（Km）與異向性程度（P）圖。. 1.25. y = 1.7534x + 1.0212 1.20. R² = 0.4233 1.15. P 1.10. 1.05. 1.00 0.00. 0.02. 0.04. 0.06. 0.08. Km. 圖 4.13、奇美斷層上盤樣本平均磁感率（Km）與異向性程度（P）圖。. 39.

(54) 4.1.8 小結綜合上述實驗鑑定本研究區域磁性礦物的結果，整體顯示磁感率豐度無明顯變化，且礦物種類為磁鐵礦，磁域壁大小唯斷層上盤樣本因岩性屬火成岩，礦物結晶顆粒度較沉積岩類大，故部分樣本磁域壁屬於多磁域壁之外，皆不受磁性礦物自身條件影響本研究磁感率數值變化之可能性，故推測磁感率異向性結果是由構造變形作用結果所致。. 4.2 奇美斷層磁感率異向性結果將磁感率橢球體的三軸位態數據輸入至軟體 Stereonet 後，以赤平投影圖表示其分佈。原始沉積狀態時，磁感率橢球體最短軸會集中於赤平投影圖中心，最長軸及中軸會散佈於赤平投影圖的圓周上，並以赤平投影圖方式分別呈現現地野外（In-situ）磁感率異向性結果與經由層面校正（Bedding correction）成原始水平狀態的磁感率異向性結果，以其分佈結果了解奇美斷層帶的最大主應力方向為何。. 4.2.1 奇美斷層上下盤磁感率異向性從奇美斷層下盤現地野外（In-situ）的磁感率橢球體三軸分佈的結果（圖 4.14），顯示橢球體最短軸（Kmin）呈北北東-南南西向；最長軸（Kmax）集中於投影圖中心，顯示目前奇美斷層帶整體最大主應力方向呈北北東-南南西向，主要受南北向應力擠壓所致。經層位校正後，顯示似原始沉積狀態（Type 2），其磁感率橢球體最短軸（Kmin）集中於投影圖中心，最長軸（Kmax）約略呈南北向分布，顯示可能於沉積狀態時最大主應力方向受一東西向應力擠壓（圖 4.14）。奇美斷層上盤現地野外（In-situ）的磁感率橢球體三軸位態分佈的結果（圖 4.15），可見橢球體最短軸（Kmin）與最長軸（Kmax）分佈皆無明顯集中趨勢。磁感率橢球體的幾何形狀反映的是最終應變結果，從現地野外（In-situ）磁. 40.

(55) 感率橢球體的結果顯示整體奇美斷層帶最大主應力方向呈南北向。但由上述結果尚無法看出奇美斷層帶之整體變形趨勢的變化，陳蘭欣(2005) 於奇美斷層帶的野外構造以代碼做初步的分區描述，而郭思廷(2014)與鄧屬予(未發表)進一步將奇美斷層帶以構造進行分帶描述，從下盤-斷層帶-上盤分為原岩、傾動帶、外褶皺帶、內褶皺帶、斷層核心帶及斷層上盤都巒山層磨碎帶(磨碎帶亦可為斷層核心帶)及破碎帶六個分帶。而本研究則以磁感率異向性的結果進行奇美斷層上下盤分帶說明，以圖 4.1 剖面線 aa’，將斷層下盤到上盤由北而南分為Ⅴ、Ⅳ、Ⅲ、Ⅱ、Ⅰ、A、B、C 八個分帶，希望能解析奇美斷層之應變趨勢。. 圖 4.14、斷層下盤磁感率橢球體之層面校正前後之 K1 與 K3 分佈示意圖。 41.

(56) 圖 4.15、斷層上盤磁感率橢球體之 K1 與 K3 示意圖。. 4.2.2 斷層下盤磁感率異向性分帶結果將斷層下盤由北而南的磁感率異向性結果，以五個分帶（分帶Ⅴ到分帶Ⅰ, 圖 4.1）的現地野外（In-situ）座標與層位校正（Bedding correction）座標的赤平投影圖，如圖 4.16 所示，進行各分帶說明，以瞭解從圍岩到斷層帶的磁感率橢球體三軸方向變化。依據斷層下盤現地野外（In-situ）的磁感率橢球體結果分佈，於分帶Ⅴ時，最短軸（Kmin）集中於投影圖中心與層面的法線平行（圖 4.16），K1 與 K2 集中於圓周上，且與 Type 2 相似，呈橢球狀；經由層位校正（Bedding correction）成原始水平狀態後，K1 及 K3 皆呈南北向帶狀分布，其分布並非預期理論上原始沉積狀態（Type 1），故以現地野外結果解釋較佳。進入分帶Ⅳ時，K3 遠離赤平投影圖中心，K1 從投影圖的圓周往中心移動，呈橢球狀；層位校正後 K1 則集中於投影圖圓周上，顯示受一東西向壓應力，但 K3 以東北-西南向帶狀分布，亦非理論上原始沉積狀態（Type 1），故以現地野外結果解釋。到分帶Ⅲ時，現地野外（In-situ）的 K3 完全遠離投影圖中心，K2 與 K3 散布至投影圖圓周上，呈 42.

(57) 現 Type 3 的雪茄狀橢球體；層位校正結果，橢球體最短軸方向指示最大主應力方向呈東北-西南向，反映受一東北-西南向之壓應力。到分帶Ⅱ時，K1 完全集中於赤平投影圖中心，K2 及 K3 散布至投影圖圓周上，顯示為 Type 2 - Type 3 的橢球狀至雪茄狀橢球體間，到了分帶Ⅰ，K1 集中於投影圖中心，K3 集中於中心，顯示為 Type 5 的橢球狀。經由層面校正成原始水平狀態後，發現各分帶的 K3 皆不在赤平投影圖的中心，其與理論上原始沉積狀態的磁感率橢球體分佈不符，再以現地野外座標（In-situ）的 K3 與地層層面法線向量之發育關係顯示於赤平投影圖上（圖 4.16），其結果指示各分帶的 K3 與地層層面法線向量有相當的一致性，顯示 K3 主要受地層層面變化，故以現地野外座標（In-situ）結果解釋較合理。因此根據現地野外座標結果解釋奇美斷層應力擠壓方向，最大主應力方向主要呈北北東-南南西向，遠離斷層帶的分帶Ⅴ，其最大主應力方向主要呈東西向，指示出磁感率異向性在最終變形結果時的應力擠壓方向。. 43.

(58) 圖 4.16、斷層下盤磁感率異向性分帶結果圖。. 4.2.3 斷層上盤磁感率異向性奇美斷層上盤磁感率異向性可區分為從北邊近奇美斷層帶的分帶 A 至南邊遠離斷層的分帶 C。由於岩性屬火成岩，故無需考慮層面校正之結果，遂以現地野外（In-situ）之數據進行三個分帶的赤平投影圖說明，如圖 4.17 所示。依據斷層上盤現地野外（In-situ）的磁感率橢球體方向結果分佈，於分帶 A 時，橢球體三軸並無明顯集中趨勢，無法分辨其應力擠壓之方向。進入分帶 B 時，橢球體數據較少，也無法分辨其應力擠壓之方向。到分帶 C 時，現地野外（In-situ）K1 與 K2 以條帶散布至投影圖上，K3 以東北-西南向集中於投影圖的圓周上，顯示其最大主應力方向呈東北-西南向。. 44.

(59) 圖 4.17、斷層上盤磁感率橢球體分帶結果。. 4.3 奇美斷層磁性參數結果由磁感率異向性結果得知奇美斷層帶之應力方向，主要為北北東-南南西，本節依磁感率橢球體 K1、K2 與 K3 的數值換算具構造意義的磁性參數，得以推估岩體的應變過程。依照各個場址計算樣本磁性參數數值的平均值及標準偏差值，以圖 4.1 的 aa’剖面線為基礎，將奇美斷層作為距離的原點，觀察磁性參數隨奇美斷層距離的變化。. 4.3.1 斷層下盤磁性參數分帶結果從磁性線理程度（L)與斷層距離關係圖（圖 4.18)上，顯示磁性線理程度平均數值約為 1.03，磁性葉理程度（F)平均數值約為 1.07，其整體平均數值比磁性線理程度（L)大，唯分帶Ⅱ中部分樣本磁性葉理程度小於比磁性線理程度，而分帶Ⅰ及分帶Ⅲ的磁性葉理程度有明顯增加，且高於其本身平均值，顯示分帶Ⅰ及分帶Ⅲ可能有一變形作用導致磁性葉理程度的突增。異向性程度可作為分析構造應變的變化參數之一，依據異向性程度（P)及強. 45.

(60) 度（Int)與斷層距離關係圖的結果顯示，整體異向性程度平均數值約為 1.1，而強度平均數值約為 0.07。分帶Ⅴ及分帶Ⅳ，其異向性程度及強度數值近乎平均值，而分帶Ⅲ其異向性程度及強度數值則依平均值分為高低兩群，分帶Ⅱ的樣本則多低於平均值，而分帶Ⅰ及部分分帶Ⅲ的結果，顯示強度及異向性程度高於平均數值（圖 4.18)，顯示應變於兩分帶有增強情形。於形狀參數（T)與斷層距離關係圖（圖 4.19)中，原則上，1 > T > 0 時磁感率橢球體屬似圓盤狀；0 > T > -1 時磁感率橢球體為似雪茄狀。從分帶Ⅴ到分帶 Ⅲ數值大於零，磁感率橢球體屬於圓盤狀橢球體，而分帶Ⅲ少部分樣本數值小於零，所以磁感率橢球體呈現雪茄狀，到分帶Ⅱ時，數值小於零轉為雪茄狀，部分樣本數值大於零呈現圓盤狀，分帶Ⅰ時，形狀參數數值變異度大，故皆有圓盤狀及雪茄狀磁感率橢球體形狀。校正異向性（Pj)與斷層距離關係圖（圖 4.19)，其整體平均數值約為 1.1，從分帶Ⅴ至分帶Ⅳ校正異向性程度近乎於平均數值間，分帶Ⅲ校正異向性數值有高於平均值，而分帶Ⅱ之校正異相性數值整體多低於平均數值，至分帶Ⅰ時校正異向性數值突增。整體而言，校正異向性從分帶Ⅴ至分帶Ⅰ有逐漸增加的趨勢。綜合斷層下盤的磁性葉理程度（F)、磁性線理程度（L)、異向性程度（P)及強度（Int)四個磁性參數對斷層距離的變化結果，整體而言皆顯示應變趨勢從分帶Ⅴ至分帶Ⅰ有逐漸增加，且於分帶Ⅲ中也出現強度僅次於分帶Ⅰ的應變事件，細節將於第五章說明。從形狀參數（T)及校正異向性（Pj)對斷層距離之結果，整體顯示隨校正異向性程度增加，從分帶Ⅴ的圓盤狀橢球體（Type 2)，逐漸至分帶Ⅱ轉為雪茄狀（Type 3)，至分帶Ⅰ散佈成雪茄狀（Type 3)及圓盤狀（Type 5)，顯示受斷層作用導致其強烈應變結果之現象。. 46.

(61) 圖 4.18、奇美斷層下盤磁性參數分帶結果圖。斷層下盤距離對磁性葉理程度（F)、磁性線理程度（L)、強度（Int)及異向性程度（P)之關係。. 47.