造山運動期間地殼動力演化：以華南沿海金門島為例

全文

(1)第0. 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 造山運動期間地殼動力演化：以華南沿海金門島為例 Crustal Dynamics During Orogenic Evolution: An Example from Kinmen Island, SE China. 陳炳權 Ping-Chuan Chen 指導教授：葉恩肇博士 Advisor: En-Chao Yeh Ph.D. 中華民國 106 年 6 月. I. 章誌謝.

(2)

(3) 第0. 章誌謝. 誌謝一路走來，謝謝各路人馬鼎力相助，得這份研究有著相當豐碩的成果。首先必須感謝金門國家公園管理處提供的研究生研究計畫補助，使本研究有較寬裕的資金去加強程式撰寫與野外調查之工作。再來感謝朱傚祖博士、俞震甫博士與王泰典老師於口試中的意見，使本論文得以用更全面的角度去審視研究方法上的缺失與地質解釋上的意義。更必須感謝林蔚博士長期對本研究的協助，從我大三暑假開始踏入金門進行研究起，都可以感受到林蔚博士提出的或創新或詳盡整理的論點與露頭解釋。野外工作調查十分辛苦，沿海缺乏遮蔽處，烈陽暴雨都十分消耗調查人員的心力，也因此必須感謝無數願意載我到露頭，協助我拍照與調查的各個夥伴，無論是陳柔妃老師與其文化兩屆野外課助教團隊、建偉、寄哥、傑笙、威凱、如毓、豆漿、信儒、奕叡、崇平、雅芬等，野外的測量與想法上的討論都令我收穫良多。岩石力學實驗方面則特別需要感謝高紹偉在王泰典老師的指導下完成實驗，提供本文最堅實的背景條件。程式撰寫的功底，則必須感謝徐逸翔，在那一點點現金和各種高粱下協助完成，還順帶教會了我 Matlab 的程式撰寫。EPMA 與 SEM 實驗的操作與分析上，則必須感謝中研院飯塚義之博士、惠合和宇祥從樣本製備到上機分析，手把手的教學。兩三年來，也必須感謝新北市立三民高中與清水高中所提供的兼任教職，提供我的日常收入，也感謝這兩年的各個學生，也希望大家都能更喜歡科學。中間當然也有奧林匹亞競賽的助教與中華民國象棋文化協會的裁判收入維繫寒暑假的生活。當然也必須感謝實驗室的夥伴每次都聽我練肖話，詠恬、東晉、偉誠、亞彤、子恩、育愷、朝彥、筱君、啟舜、傳立、Mai、冠豪、家榕、穎蓉、興智，當然也包含 F406 的大家，因為有你們，這三年的生活是相當愉快的。中間當然包含包包，謝謝讓我在論文的尾聲遇見你。高教工會與師大學生會等組織的大家，我知道我很常因為做研究而神隱，但也謝謝大家的包容。無論是台灣、高等教育或台師大的環境都確實每況愈下，組織與行動確實提供了一些改變得可能性，至少我在地科系有看到一些不同了！最後就是必須壓軸謝謝葉恩肇老師，因為當時問我的一句要不要來做做看，就進入坑中數年，中間老師投資了無數人脈、時間與金錢在這份研究中。數個周末午後，一紙一筆吵個半天或想破頭個觀點。這段時光絕對會是我未來研究生涯相當好的食糧，沒有老師的博學，就不可能會有這樣精采的三年研究與成果。也謝謝所有可能被我遺漏的眾人。真不可思議，我畢業了。. I.

(4) 造山運動期間地殼動力演化：以華南沿海金門島為例. 摘要造山運動為形成造山帶的大規模板塊構造運動事件，可以利用溫度、壓力、岩漿訊號、應力與液壓等不同條件將其區分為同造山期、後造山期及非造山期。前人研究預期在同造山時期以逆斷層應力場，後造山時期為走向滑移斷層應力場至非造山時期的正斷層應力場。雖依據野外露頭可初步判別應力場形式，但缺乏良好材料去重建造山帶應力場，因此鮮有相關報導討論造山帶應力演化情形，導致難以更細節地重建地體構造演化模型。金門位於中國大陸華南沿海地區，白堊紀期間華南沿海發生東北－西南方向山系的晚燕山造山運動，將中下部地殼抬升至地表，同時各造山階段各自有不同的岩漿侵入，形成獨特而豐富的岩脈景觀。同造山期的角閃岩侵入體，侵入年代約 138-132Ma；後造山期侵入體包含偉晶岩與細晶岩，侵入年代約 110-100Ma；非造山期的輝綠岩侵入體，侵入年代約 94-76Ma。這些岩脈侵入體位態則可反映當時最小主應力方向與應力場以及液壓相關資訊，因此可利用不同階段岩脈的資料重建金門地區應力場演化史。岩脈侵入體形成時，岩漿液壓至少要達到最小正應力，方能將岩體撐裂並於裂隙中冷卻，形成侵入體。統計充分的岩脈資料，將能判斷侵入當下三維應力場及液壓在其中所扮演的角色。利用岩石力學參數與地質壓力計的平均應力或鉛直應力，可進一步三維應力規模與液壓數值，進而可比較不同造山時期的應力場演化關係。本研究於金門島與烈嶼島沿海地區量測岩脈位態，評估地殼尺度應力場，重建金門地區於晚燕山造山運動地殼尺度應力場演化史。 1. 不同造山時期所對應的地殼尺度應力場為：同造山時期為逆斷層應力場，後造山時期與非造山時期則是正斷層應力場，但後造山時期應力場數值結果卻較為集中於走向滑移斷層應力場形式。 2. 同造山時期以低角度的角閃岩與英雲閃長岩侵入體為做應力反演之素材，結果顯示為斜交東北－西南向山系之東西向擠壓逆斷層應力場，應力比值為 0.54± 0.18，液壓比值約為 0.59，侵入深度約 24.9km。呈現低角度橢球狀逆斷層應力場，岩脈形成於液壓狀態略高於靜岩壓，地溫梯度約為 30.1℃/km。結合野外環繞金門太武山與東北角外海之葉理面，可能在後造山岩體侵入前便轉移至走向滑移斷層應力場或正斷層應力場。 3. 後造山時期，以偉晶與細晶岩脈為材料，地質壓力計則採用華南內陸後造山岩體鋁角閃石壓力計，結果顯示應力比值為 0.69±0.14，液壓比值約為 1.02，形成深度約 5.5 公里，地溫梯度約為 93.5℃/km。屬於西北－東南向擠壓之平板狀正斷層應力場。岩脈形成於液壓狀態為大於靜岩壓。 4. 非造山期是平行東北－西南山系方向擠壓之正斷層平板狀應力場，應力比值 0.68±0.08，液壓比值約為 0.72 或 0.17，地溫梯度約為 77.7℃/km。呈現平板狀正斷層應力場。岩脈形成於液壓狀態接近靜岩壓。 II.

(5) 第0. 章摘要. 5. 藉由金門地區在晚燕山期鉛直應力轉換為絕對深度，結合前人定年結果，進一步評估同造山時期到後造山時期的剝蝕速率為 0.82-0.49mm/yr，而後造山期至非造山期的剝蝕速率則減慢至 0.35-0.04mm/yr。關鍵字：岩脈；晚燕山造山運動；應力場. III.

(6) 造山運動期間地殼動力演化：以華南沿海金門島為例. Abstract Orogeny refers to the event of making mountain belt. During orogeny, a mountain belt experienced different orogenic stages, including syn-orogeny, post-orogeny, and anorogeny, with various conditions of temperature, pressure, geochemical signature, stress and fluid pressure. Researchers usually expect to observe different stress regimes corresponding to different orogenic stages. So far, no document had reported the phenomena of stress evolution from reverse faulting via strike-slip faulting to normal faulting stress regimes in stages of syn-orogenic, post-orogenic and an-orogenic, respectively. However, Study of dikes from Kinmen Island can shed light to show the stress evolution of orogeny. The Kinmen Island, located in the southeastern continental margin of Mainland China, cropped out the middle-lower continental crust, which was experienced different deformation and metamorphism during Late Yenshanian Orogeny. Based on previous studies of geochemistry, geochronology, and P-T condition, different types of dikes are identified. They are syn-orogenic dikes of amphibolite (138-132Ma), post-orogenic dikes of pegmatite and aplite (110-100Ma), and an-orogenic dike of gabbro (94-76Ma). The mechanism of dike development is when magma pressure overcomes the minimum stress, magma can create the intrusive dike perpendicular with the minimum stress. By investigating the distribution and attitude of dikes with different lithologies, stress orientation corresponding to the different orogenic stage can be estimated. With the constraint of rock strength, mean stress from geobarometer and vertical stress in each stage, the magnitude of stress field and magma pressure for each stage can be further calculated. This research restructured crustal dynamics evolution during Late Yanshanian Orogeny by measuring the attitude of dike around Kinman and Leiyu island. (1) Compared with orogenic stage and crustal stress regime: syn-orogeny was reverse faulting stress regime, post-orogeny and an-orogeny were normal faulting stress regime. But, the value of post-orogenic stage stress field was strike-slip faulting stress regime. (2) As the syn-orogenic stage, amphibolite and tonalite dike intrusion appeared as low dip angle, which reflected that reverse faulting regime and horizontal maximum stress direction in E-W orientation. This orientation was oblique the orientation of mountain belt, NW-SE. The stress ratio was 0.54±0.18. The fluid ratio was 0.59. The intrusive depth was 24.9km. These result reflected ellipsoid reverse faulting stress regime. The geothermal gradient was 30.1℃/km. Dikes formed in the environment, which fluid IV.

(7) 第0. 章 Abstract. pressure were higher than lithostatic pressure. Integrate with outcrop result, the stress regime would change to strike-slip faulting stress regime or normal faulting stress regime. (3) As the post-orogenic stage, this study uses the attitude of pegmatite and aplite dike. Geobarometer uses Al-amp geobarometer inland, SE China. The str ess ratio was 0.69±0.14. The fluid ratio was 1.02. The intrusive depth was 5.5km. These result reflected plate normal faulting stress regime and horizontal maximum stress direction in NW-SE. The geothermal gradient was 93.5℃/km. Dikes formed in the environment, which fluid pressure was higher than lithostatic pressure. (4) Finally, an-orogenic dike intrusion struck NE-SW with steep dip angle direction, which reflected that normal faulting regime and NE-SW horizontal maximum stress direction. The stress ratio was 0.68±0.08. The fluid ratio was 0.72 or 0.17. The intrusive depth was 4.5km. The geothermal gradient was 77.7 ℃ /km. These result reflected plate normal faulting stress regime. Dikes formed in the environment, which fluid pressure were lower than lithostatic pressure. (5) The vertical stress variation, a.k.a. erosion velocity ,in Kinmen area during Late Yanshanian Orogeny, syn-orogenic stage to post-orogenic stage erosion velocity was 0.82-0.49mm/yr, and post-orogenic stage to an-orogenic stage was 0.35-0.04mm/yr. Key word: Dike; Late Yenshanian Orogeny; Stress regime. V.

(8) 造山運動期間地殼動力演化：以華南沿海金門島為例. 目錄誌謝 ................................................................................................................................... I 摘要 .................................................................................................................................. II Abstract ........................................................................................................................... IV 目錄 ................................................................................................................................ VI 圖目錄 ..........................................................................................................................VIII 表目錄 ..............................................................................................................................X 第一章緒論 .............................................................................................................. 1 第一節研究動機 .............................................................................................. 1 第二節區域地質 .............................................................................................. 4 第三節研究目的 ............................................................................................ 14 第二章研究方法 .................................................................................................... 16 第一節第二節第三節. 岩漿侵入機制 .................................................................................... 16 岩漿侵入體與應力關係 .................................................................... 20 應力場重建 ........................................................................................ 22. 第四節應力數值評估法 ................................................................................ 25 第五節研究流程 ............................................................................................ 29 第三章研究結果 .................................................................................................... 30 第一節非造山期 ............................................................................................ 30 第二節後造山期 ............................................................................................ 37 第三節同造山期 ............................................................................................ 44 第四章討論 ............................................................................................................ 58 第一節應力場評估法影響因素 .................................................................... 58 第二節應力場情境分析比較 ........................................................................ 60 第三節金門地區晚燕山造山運動應力場地體動力演化 ............................ 69 第四節華南地區地體動力演化比較 ............................................................ 76 第五章結論與建議 ................................................................................................ 78 第一節結論 .................................................................................................... 78 第二節建議 .................................................................................................... 79 參考文獻 ........................................................................................................................ 80 附錄一：程式碼 ............................................................................................................ 87 主程式 MC.m ......................................................................................................... 87 主要分析副程式：Stressinversion.m.................................................................... 90 副程式 Ratiopoint.m .............................................................................................. 93 副程式 RheologicStress.m ..................................................................................... 94 副程式 HB.m ......................................................................................................... 95 VI.

(9) 第0. 章目錄. KS 檢定用副程式：gof.m..................................................................................... 96 KS 檢定用副程式：QKs.m................................................................................. 101 附件二：應力分析參數代號 ...................................................................................... 102. VII.

(10) 造山運動期間地殼動力演化：以華南沿海金門島為例. 圖目錄圖圖圖圖圖圖. 1 造山運動時期示意圖 ............................................................................................. 2 2 安德森斷層理論 ..................................................................................................... 2 3 全球應力場計畫亞洲區地圖 ................................................................................. 3 4 不同造山時期的岩漿侵入露頭照片 ..................................................................... 4 5 華南沿海火成岩分布圖 ......................................................................................... 5 6 金門地質圖與露頭位置 ......................................................................................... 7. 圖圖圖圖圖. 7 溫度與壓力走時圖 ................................................................................................. 9 8 烈嶼島五六據點的疑似剪切帶 ........................................................................... 12 9 田浦的疑似剪切帶 ............................................................................................... 12 10 徐先兵等人(2014a)的斷層擦痕應力反演結果 ................................................ 13 11 Li et al.(2014)的應力方向反演 .......................................................................... 13. 圖 12 岩漿侵入體的產狀 ............................................................................................. 16 圖 13 岩漿侵入體之液壓與周遭正應力之關係 ......................................................... 16 圖 14 岩脈形成之應力空間分析圖 ............................................................................. 19 圖圖圖圖圖圖圖圖圖. 15 液壓比值與岩脈侵入角度關係 ......................................................................... 20 16 不同應力場、液壓大小與侵入體位態關係 ..................................................... 21 17 液壓與莫爾圓關係圖 ......................................................................................... 24 18 應力橢球 ............................................................................................................. 24 19 有效應力數值評估 ............................................................................................. 27 20 KS 檢定適配性優劣比較圖 ............................................................................... 28 21 輝綠岩脈截切早期岩脈 ..................................................................................... 30 22 輝綠岩脈邊界銳利清晰且筆直 ......................................................................... 31 23 輝綠岩脈之分布區域與位態 ............................................................................. 33. 圖圖圖圖圖圖圖圖圖. 24 非造山期岩脈位態之下半球等面積赤平投影圖 ............................................. 34 25 非造山時期應力比值、液壓比值、深度與三軸應力方向分佈圖 ................. 35 26 非造山時期三軸應力與液壓分佈圖 ................................................................. 36 27 後造山期不同方向岩漿侵入體 ......................................................................... 38 28 後造山期的兩種岩脈侵入體 ............................................................................. 38 29 後造山期岩體侵入分布圖與位態投影圖 ......................................................... 39 30 後造山期岩脈位態之下半球等面積赤平投影圖 ............................................. 40 31 後造山時期應力比值、液壓比值、軸差應力與應力方向分佈圖 ................. 42 32 後造山時期三軸應力、液壓、平均應力與深度分佈圖 ................................. 43. 圖 33 同造山期平行葉理面的偉晶岩脈 ..................................................................... 45 圖 34 前造山期岩體邊緣被同造山期岩體加熱重熔出的偉晶岩 ............................. 45 圖 35 角閃岩的魚群構造 ............................................................................................. 46 VIII.

(11) 第0. 章圖目錄. 圖圖圖圖圖圖圖圖. 36 可作分析之同造山岩體 ..................................................................................... 46 37 英雲閃長岩體與輝綠岩體差異 ........................................................................ 47 38 同造山期侵入體與葉理面分布位態 ................................................................. 48 39 同造山期岩脈位態之下半球等面積赤平投影圖 ............................................. 49 40 同造山期地質壓力計試片照片 ......................................................................... 49 41HH-A 試片 SEM 影像 ......................................................................................... 50 42HH-B 試片 SEM 影像 ......................................................................................... 50 43KM-AMP 試片 SEM 影像 .................................................................................. 51. 圖圖圖圖圖. 44 同造山時期應力比值、液壓比值、軸差應力與三軸應力方向分佈圖 ......... 55 45 同造山時期三軸應力、液壓、平均應力與深度分佈圖 ................................ 56 46 賓漢集中參數對應力比值之影響 .................................................................... 58 47 非造山期不同時期侵入體分析 ......................................................................... 62 48 161 個樣本的非造山時期應力比值、液壓比值、軸差應力與三軸應力方向. ................................................................................................................................ 63 圖 49 161 個樣本的非造山期三軸應力規模與液壓規模分布圖 ........................... 64 圖 50 非造山期三個不同期侵入岩脈的應力方向 ..................................................... 65 圖 51 集集地震後主震與餘震震源機制解算結果比較圖 ......................................... 66 圖圖圖圖圖. 52 Yamaji(2016)程式所評估非造山期岩脈的分期與應力方向 ........................... 67 53 不同方法的賓漢集中參數分布比較圖 ............................................................ 68 54 應力比值與液壓比值隨時間變化圖 ................................................................. 71 55 液壓係數與深度變化圖 .................................................................................... 72 56 不同造山時期地殼強度與軸差應力圖、三軸應力規模與液壓對深度圖及三軸應力方向圖 ............................................................................................................ 73 圖 57 張裂盆地邊緣與中心的岩石圈強度剖面圖 ..................................................... 74 圖 58 造山時期演化的深度變化圖 ............................................................................. 75 圖 59 華南沿海地區應力場資料 ................................................................................. 77. IX.

(12) 造山運動期間地殼動力演化：以華南沿海金門島為例. 表目錄表格表格表格表格表格表格. 1 本研究常見礦物名稱與縮寫 ........................................................................... XI 2 金門造山事件火成岩順序 ................................................................................. 8 3 金門岩石力學實驗資料 ................................................................................... 10 4 平均應力計算公式與條件 ............................................................................... 26 6 非造山期應力比值、液壓比值與深度 ........................................................... 34 7 非造山期液壓、三軸應力規模與方向 .......................................................... 34. 表格表格表格表格表格. 8 後造山期應力比值、液壓比值與深度 ........................................................... 41 9 後造山期液壓、三軸應力規模與方向 ........................................................... 41 10 同造山期鈣質角閃石成分組成分析 ............................................................. 52 11 同造山期應力比值、液壓比值與深度結果 ................................................. 54 12 同造山期液壓、三軸應力規模與方向 ......................................................... 54. 表格 15 挑出兩個樣本後的非造山期應力比值、液壓比值與深度 ........................ 61 表格 16 挑出兩個樣本後的非造山期液壓、三軸應力規模與方向 ........................ 61. X.

(13) 第0. 章表目錄. 表格 1 本研究常見礦物名稱與縮寫英文名稱. 中文名稱. 縮寫. 英文名稱. 中文名稱. 縮寫. Amphibolite. 角閃石. Amp. Albite. 鈉長石. Ab. Andradite. 鈣鐵榴石. Adr. Anorthite. 鈣長石. An. Apatite. 磷灰石. Ap. Biotite. 黑雲母. Bt. Edenite. 淡閃石. Ed. Ferro-edenite. 鐵淡閃石. Fed. Ferrotschermakite. 鐵鎂鈣閃石. Fts. Hastingsite. 綠鈉鈣閃石. Hs. Hornblende. 普通角閃石. Hbl. Ilmenite. 鈦鐵礦. Ilm. K-feldspar. 鉀長石. Kfs. Orthoclase. 正長石. Or. Plagioclase. 斜長石. Plag. Quartz. 石英. Qtz. Sphene (=titanite). 榍石. Spn=(Ttn) Tschermakite. 鎂鈣(鐵)閃石. Ts. XI.

(14)

(15) 第一章. 第一章. 緒論. 緒論. 第一節研究動機造山運動於花崗岩石學中是指當兩板塊以聚合模式相互運動下，其中一板塊隱沒至地函或兩者相互碰撞，使得地殼壓縮與岩石圈增厚，形成造山帶之作用與機制。此種機制藉由地球上廣泛分布的造山帶使我們得以認識。 W.S. Picher 於 1997 年的《The Nature and Origin of Granite》一書中，將造山運動依不同種類花崗岩的岩漿成因區分三期地體構造時期：同造山期（Syn-orogenic stage）、後造山期（Post-orogenic stage）與非造山期（An-orogenic stage）。同造山時期依據發生交互作用的板塊岩性差異概略區分為三種類型，分別為海洋地殼交界、海陸地殼交界和大陸地殼交界，無論哪種交界模式，常見褶皺及逆斷層發生造成地表山體抬升，岩石圈底部同時也會增加山根深度，使岩石圈增厚，部分下部岩石圈融化形成岩漿，部分會形成島弧。當岩石圈逐漸增厚的過程，下部岩石圈會因溫度差異、質量增加或回捲（ Rollback ）等因素，造成山根發生底脫作用（Delamination），軟流圈地函因而沿裂隙進入岩石圈加溫，使下部岩石圈地函部分熔融，因山體與軟流圈地函密度的差異產生浮力抬升與張裂作用（Rifting），也使得許多走向滑移斷層、正斷層或剪切帶出現，前述過程以後造山時期定義之。抬升停止後，此時僅剩張裂作用的純張裂環境，可將其便歸類於非造山時期，最終導致山體崩塌消失（如圖 1）(Pitcher, 1997)。不同斷層形式的成因，可參考 Anderson 在 1905 年文章中所述，其定義地表為自由面，將有一主應力為鉛直應力，進而討論不同應力場與斷層的塊體運動間的關係： 𝑆𝐻 ≥ 𝑆ℎ ≥ 𝑆𝑉 ，逆斷層應力場(Reverse Faulting Regime，RF) 𝑆𝐻 ≥ 𝑆𝑉 ≥ 𝑆ℎ ，走向滑移斷層應力場(StrikeSlip Faulting Regime，SS) 𝑆𝑉 ≥ 𝑆𝐻 ≥ 𝑆ℎ ，正斷層應力場（Normal Faulting Regime，NF）其中𝑆𝑉 為鉛直方向應力，𝑆𝐻 為水平方向最大應力，𝑆ℎ 為水平方向最小應力。在塊體運動上可分為塊體壓縮、塊體水平滑移與塊體伸張（如圖 2）。若將塊體的尺寸擴張至整個板塊尺度，似乎可以預期同造山期對應至逆斷層應力場、後造山期對應至走向滑移應力場和非造山期對應至正斷層應力場。全球應力圖計畫（World Stress Map）於 2008 年所釋出的亞洲資料中(Heidbach et al., 2008)，現今造山區域的尼泊爾地區、日本地區與東南亞地區均屬於逆斷層應力場為主；沖繩海槽這樣伸張環境則明顯呈現正斷層應力場（如圖 3）。全球應力圖為現今不同地區造山事件的現地應力場的分布狀態，皆非單一造山事件的應力場演化過程。此外無論是斷層擦痕、褶皺構造或礦物變形等重建古應力場的素材因風化作用下，其資料的取得與分析上有極大的困難，或因岩體尚 1.

(16) 造山運動期間地殼動力演化：以華南沿海金門島為例. 未抬升至地表，無法取得下部地殼的資料，使得單一造山事件的應力場變化過程至今仍是模糊地帶。這些問題皆可於金門解決，因金門岩體紀錄著不同時期岩漿活動的岩漿侵入體產物（圖 4），而這些侵入體液壓都需要超過當時最小正應力（𝜎𝑛 ）才得以形成。金門的岩漿活動可為造山運動中最為關鍵的地殼應力場演化研究提供獨特的研究題材。. 圖 1 造山運動時期示意圖。於不同造山時期地體構造模型中，同造山時期常見逆斷層或褶皺，後造山時期常見走向滑移斷層和正斷層，非造山時期常見正斷層張裂 (Pitcher, 1997)。. 圖 2 安德森斷層理論。正斷層應力場時鉛直應力為最大主應力，走向滑移斷層應力場時為鉛直應力為次大主應力，逆斷層應力場時鉛直應力為最小主應力 (Anderson, 1905)。. 2.

(17) 第一章. 緒論. 圖 3 全球應力場計畫亞洲區地圖。藍色圓球代表逆斷層應力場，綠色半圓代表走向滑移斷層應力場，空心圓代表正斷層應力場，線段方向則是水平最大擠壓方向。造山區的尼泊爾地區為逆斷層應力場，伸張區域的沖繩海槽為正斷層應力場 (Heidbach et al., 2008)。. 3.

(18) 造山運動期間地殼動力演化：以華南沿海金門島為例. 圖 4 不同造山時期的岩漿侵入露頭照片。金門地區有不同期岩漿侵入事件先後發生，侵入體需要撐開周遭最小擠壓應力，方能形成岩脈。（照片攝於烈嶼島九宮碼頭旁四維坑道入口處）. 第二節區域地質本研究區域為金門地區，位於福建沿海閩江口外 2.4 公里的島嶼群。地處東經 118 度 18 分至 28 分，北緯 24 度 24 分至 32 分，本研究涵蓋金門島（大金門）與烈嶼島（小金門）兩地。金門島形如骨頭，南北長約 16 公里，東西最寬處約 20 公里，最窄處約為 4 公里。烈嶼島則坐落於金門島西邊 3 公里處。兩地總面積約為 159 平方公里。前人研究指出，金門地區可見晚燕山造山運動與長樂－南澳剪切帶的地質構造。燕山期造山運動是中國東部中生代晚期的造山事件，介於印支期與喜山期之間，由古太平洋板塊隱沒至歐亞大陸板塊所產生的造山事件(Wong, 1927, 1929)。任紀舜等(1990)將該定義限縮在中侏儸紀至早白堊紀。燕山期造山運動包含多次壓縮與伸張作用，馬寅生等人（2002）將其細分為侏儸紀時期的「早燕山期」與白堊紀的「晚燕山期」。其中白堊紀時期的晚燕山期運動，大體上造山演化由內陸向沿海發展，目前在華南地區出露於地表的構造包括「華南火成岩」、「平潭－東山變質帶」和「大南澳變質帶」等(福建省地質礦產局, 1985)。金門位於平潭－東山變質帶，其以長樂－南澳斷裂帶為界線可分隔東亞帶與西亞帶，西亞帶為中度變質帶以脆性作用為主導，出露早期沉積岩體、片理狀火山岩體與侵入岩體，屬於較低度剝蝕程度之區域；東亞帶是則受韌性作用產生的高度變 4.

(19) 第一章. 緒論. 質岩為主，地表出露片麻岩、糜嶺岩和混合岩，屬於高度剝蝕程度的區域(Chen et al., 2002; 楊小靑, 1998)。金門位於靠近沿海地區的東亞帶中心，在造山作用影響下，不同年代的火成岩侵入，且出露中下部地殼岩體，使得此處具有複雜但完整的火成岩活動紀錄。. 圖 5 華南沿海火成岩分布圖。華南沿海受到晚燕山造山運動影響，遍布許多不同時期火成岩，金門位於平潭－東山變質帶東亞帶中心的位置(Chen et al., 2000) 。. 5.

(20) 造山運動期間地殼動力演化：以華南沿海金門島為例. 金門地區的地質研究從市村毅（1941）開始，先後經歷陳培源（1970）、尤崇極等人（1991）與林蔚等人（2012）劃分地層或繪製金門地質圖幅（如圖 6）。前人研究成果簡述如下：金龜山片岩為變質沉積岩，多數露頭已遭到強烈風化，且岩體出露不完整，部分露頭含石英與黏土化夾層，推測沉積物來源可能為火山岩，沉積年代約為古生代至早白堊紀。太武山花崗岩於前造山期侵入，遭受平潭－東山變質帶影響成為花崗片麻岩，甚至部分岩體受同造山期岩體影響形成混合岩化(林蔚等人，2012)。同造山時期的斗門花崗岩與成功片麻岩的岩性則是屬於奧長花崗岩（Trondhjemite）至英雲閃長岩岩質（Tonalite）(Lan et al., 1997)，成功片麻岩為斗門花崗岩變形後的產狀，同期侵入的岩體還有高鋁角閃岩岩脈與偉晶岩，此兩種侵入體多半受到片麻理面發育之影響，部分角閃岩體甚至在成功片麻岩中以魚群狀構造出現。後造山時期的田埔花崗岩則是細粒 I 型花崗岩，同期有偉晶岩與細晶岩以岩脈產狀侵入，同期另有小部分流紋岩在烈嶼出露。非造山時期輝綠岩侵入體在晚白堊紀時以北東走向侵入(李寄嵎，1994；林蔚，2001；林蔚等人，2012)，主要分佈於大小金門間碼頭附近與金門東北角沿岸。新生代的金門層以砂、礫、黏土質細砂岩(陳培源，1970)不整合覆蓋在基盤火成岩上，為古九龍江河道沉積物。烈嶼玄武岩則在 13.7Ma 侵入(莊文星，2005)。紅土礫石層在過去文獻中被劃為更新世 (市村毅，1941；陳培源，1970)，之後於后湖附近紅土礫石層中植物化石則是約數十萬年前沉積，年代約晚中新世到更新世(李慶堯，2008)。金門地區與白堊紀晚燕山造山運動有關地層如表格 2，包含：同造山時期的角閃花崗岩的斗門花崗岩與變形後的成功片麻岩、後造山時期的細粒花崗岩的田浦花崗岩和非造山時期的輝綠岩脈。這些不同性質的岩體，根據地球化學的研究，各自擁有著不同的形成環境。同造山時期的奧長花崗岩與英雲閃長岩，均屬於 TTG（英雲閃長岩–奧長花崗岩–花崗閃長岩）分段結晶序列。Martin et al. (2005)認為此類岩漿形成於平板隱沒板塊（Flat slab）的下部地殼，因地函的岩漿楔造成下部地殼部分熔融，地函岩漿與下部地殼岩漿混合形成此類岩漿(Martin, 1986; Martin et al., 2005)。但也有研究指出排除特殊的構造模式，認為 TTG 是發生在島弧造山帶隱沒的海洋地殼重熔與地函物質混合形成(Condie, 2005; Smithies, 2000)。無論何種模型，皆指示金門的成功花崗片麻岩明顯形成於同造山時期的中下部地殼環境。後造山時期的田埔花崗岩，屬於高鉀鈣鹼性 I 型花崗岩，一般指示伸張環境中形成。華南沿海地區岩體出露面積可達近千平方公里，而在金門地區岩體規模則都不大。同時可見與早期火成岩體接觸圈的層狀構造、串腸狀構造與偉晶岩脈等於高溫低壓變質作用下構造，推測可能為此時期的金門地區位於蕈狀火成岩侵入體下方(Chen et al., 2004; 李寄嵎，1994；楊小靑，1998；林蔚，2001)。非造山階段的輝綠岩侵入體本身為基性岩，來源自岩石圈地函部分融熔岩漿，形成自脆性張裂環境，並呈現岩脈群（Dike swarm）產狀(李寄嵎，1994)。. 6.

(21) 第一章. 圖 6 金門地質圖與露頭位置。地勢平坦的金門，多覆蓋現生沉積物，圖中黑點為野外調查露頭地點。(林蔚等人，2012). 7. 緒論.

(22) 造山運動期間地殼動力演化：以華南沿海金門島為例. 表格 2 金門造山事件火成岩順序。 (Lo et al., 1993; Lan et al., 1997; Chen et al., 2002; Chen et al., 2004; 市村毅，1941；陳培源，1970；尤崇極等人，1991；楊小靑， 1998；林蔚，2001；林蔚等人，2012). 時期. An-orogeny (96-74Ma). 侵入岩體. 事件輝綠岩侵入. 輝綠岩金龜山斷層、太武山斷層發育。. Post-orogeny (110－100Ma). Syn-orogeny (138－132Ma). Pre-orogeny. 田浦花崗岩. 偉晶岩和細晶岩侵入。. 斗門花崗岩角閃岩和偉晶岩侵入＝成功片麻岩. 太武山花崗岩. 8.

(23) 第一章. 緒論. 過去研究中，除定年學年代與岩象的分析外，亦針對這些岩體本身形成時的溫度與壓力環境進行分析，結果顯示這些岩漿侵入的過程中，壓力逐漸下降，而後造山時期溫度快速提高（如圖 7）(Lo et al., 1993; Lan et al., 1995; Tien et al., 1997; 楊小靑，1998；林蔚，2001)。同時針對這些花崗岩體，國立台北科技大學材料及資源工程系的地質工程實驗室王泰典教授與高紹偉同學協助測量岩石力學參數（表格 3），並協助以此建立破裂準則模型（王泰典與高紹偉，未發表資料）。本研究一方面整合前人文獻中年代、溫度、地質壓力資料和岩石力學參數，一方面於金門沿海與坑道內等侵入體較多的區域進行野外資料收集並分析各期應力場，進而完成應力場隨造山時期演化分析（地點參照圖 6 標記點）。. 圖 7 溫度與壓力走時圖。金門地區從同造山時期的高溫度與壓力環境到非造山的低溫與低壓環境的變化(林蔚，2001) 。. 9.

(24) 造山運動期間地殼動力演化：以華南沿海金門島為例. 表格 3 金門岩石力學實驗資料 1. 3. (MPa). (MPa). 實驗項目. -9.77. 29.31. 巴西人. -11.50. 34.50. 巴西人. -6.20. 18.60. 巴西人. -6.52. 19.56. 巴西人. -8.54. 25.62. 巴西人. -10.47. 31.41. 巴西人. 0.00. 95.22. 單軸抗壓. 0.00. 106.56. 單軸抗壓. 0.00. 58.97. 單軸抗壓. 0.00. 60.93. 單軸抗壓. 0.00. 96.65. 單軸抗壓. 0.00. 54.63. 單軸抗壓. 0.00. 114.00. 單軸抗壓. 2.00. 146.00. 三軸抗壓. 5.00. 159.00. 三軸抗壓. 10.00. 244.00. 三軸抗壓. 10.

(25) 第一章. 緒論. 長樂－南澳剪切帶則是以東北－西南走向的走向滑移變形（圖 5 中 CNSZ）。其中烈嶼島上五六據點沿海的變形區與田浦北側海岸的露頭最有可能與長樂－南澳剪切帶有關（圖 8 和圖 9）(林蔚，1994)。過去主流認為長樂－南澳剪切帶屬於左移走向滑移剪切(徐嘉煒等人，1985；肖時興，1988；馬國鋒，1991；高燈亮與周積元，1994；舒良樹等人，2000)，然而近期亦有以 120Ma 作為界，劃分左移韌性剪切轉變至右移脆性剪切的看法(王志洪與盧華復，1996；石建基與張守志，2010；石建基，2011；徐先兵等人，2014) ，金門地區所發現的剪切帶直到 100Ma 停止活動(林蔚等人，2012)。由於中生代的古地磁紀錄也指示華南陸塊並無水平旋轉 (Huang et al., 2013)，徐先兵等人(2014)與 Li et al.(2014)亦用斷層擦痕反演古應力場的變化，並獲得初步的應力場方向與應力比值資訊。前者無時間控制（圖 10），後者則是以地層對比與截切關係，將應力方向的年代確定（圖 11）。. 11.

(26) 造山運動期間地殼動力演化：以華南沿海金門島為例. 圖 8 烈嶼島五六據點的疑似剪切帶. 圖 9 田浦的疑似剪切帶. 12.

(27) 第一章. 緒論. 圖 10 徐先兵等人(2014)的斷層擦痕應力反演結果。其結果包含應力方向、應力比值，然而卻缺少不同造山時期與年代的控制。. 圖 11 Li et al.(2014)的應力方向反演。其結果包含不同造山階段控制，然而缺乏應力比值與三維應力場方向。. 13.

(28) 造山運動期間地殼動力演化：以華南沿海金門島為例. 第三節研究目的對比其他如此豐富的研究資料，金門古應力分析文獻卻僅由最發達的節理系、岩脈、斷層、片麻理位態及眼球體方向，推論金門受到西北－東南向的拉張作用(陳慶瀚與蔡龍珆，1986)。雖然依然能夠由火成岩岩漿來源與這些基礎應力場資料、構造變形來建立岩石圈地體模型(林蔚，2001)，但地體構造模型在地殼尺度細節部分卻因為缺乏應力場資訊，無法進行更加精確地分析與評估。如同前文所述，金門地區出露晚燕山造山時期的各造山時期岩漿侵入事件，其中部分侵入體形成岩脈。這些岩脈提供以下資訊： 1. 岩脈的產狀與岩性能指示不同造山時期事件。 2. 岩脈的形成代表岩漿驅動液壓至少大於岩脈法向量方向的正應力。 3. 圍岩岩性提供岩石力學的破裂參數。綜合以上條件，本文將有以下數點研究目的： 1. 以岩脈形成條件發展一套應力場分析流程，利用地質力學所分析的應力方向與比值關係，其地質力學模型控制單一時期有效應力規模可能範圍。 2. 藉前人岩石化學與定年學鎖定不同造山時期的岩脈進行各期應力場與岩漿液壓評估應力規模、方向及岩漿液壓。 3. 最終建立晚燕山運動各造山時期的地殼尺度應力場結果與液壓數值的演化。. 14.

(29) 第一章. 15. 緒論.

(30) 造山運動期間地殼動力演化：以華南沿海金門島為例. 第二章. 研究方法. 第一節岩漿侵入機制岩漿藉由溫度、液壓或浮力作為動力，侵入既存裂隙或撐開圍岩，岩漿液壓穩定裂隙通道並固化形成岩脈或岩床等侵入體(Pollard, 1973; Delaney et al., 1986)。不同的環境條件，如溫度、深度、岩石圍壓與應力場等，決定侵入體的產狀與位態（圖 12）。總體而言，侵入體的基本形成條件包含： (1) 岩漿液體壓力（𝑃𝑓）大於或等於局部的正向應力（𝜎𝑛 ）。（圖 13） (2) 灌注至既存裂隙中或直接撐開圍岩。. 圖 12 岩漿侵入體的產狀。紅色箭頭為岩漿傳遞方向，黑色箭頭為圍岩的破裂及錯動傳遞方向。不同溫度與壓力之環境，造成破裂面尖端與圍岩破裂產狀上差異。(a) 岩漿純張侵入沿尖端劈裂岩體，圍岩無斷層作用。(b)岩漿脆性破裂侵入。(c)岩漿韌性破裂侵入。. 圖 13 岩漿侵入體之液壓與周遭正應力之關係。當岩漿液壓大於或等於最小正應力，液壓將垂直最小正應力之平面撐開，形成裂隙。. 16.

(31) 第二章. 研究方法. 上述不同產狀的成因，除了環境溫度的高低會影響韌性變形或脆性變形之外，岩體所受到的有效正應力（𝜎𝑛′ ’）的規模和岩體所具有的剪應力（τ）數值亦有直接關係。當岩體受到不同程度的有效正應力時，則有不同的剪應力破壞強度，將有效正應力與對應的剪應力破壞強度表示於有效正應力與剪應力空間上，則可獲得一準則線，此線稱為破裂準則。剪應力破壞強度與岩體靜摩擦係數有關，通常而言有效正應力越大則剪應力破壞強度越高。圖 14 為將非線性虎克布朗破裂準則（式(1)）（Hoek-Brown failure criteria）(Hoek et al., 2002)繪製於正應力與剪應力所構成的莫爾空間（Mohr space），我們依照以下步驟進行解算： 𝑎 𝜎3 (1) 𝜎1 = 𝜎3 + c (𝑚 + 𝑠) 𝑈𝐶𝑆 UCS 為單軸抗壓強度，m 為物質係數。s 和 a 則是質量係數，可用地質強度指標（GSI）和岩體不安係數（D）解算。當岩體風化嚴重、具有潛在裂隙時，GSI 為 0，D 值為 1；當岩體完整無風化與裂隙時，GSI 為 100，D 值為 0。式(2)與式(3)為. s 與 a 的計算方程式： 𝑠 = exp(. 𝐺𝑆𝐼 − 100 ) 9 − 3𝐷. (2). 1 1 −𝐺𝑆𝐼 −20 (3) + (𝑒 15 −𝑒 3 ) 2 6 由於本文試驗岩體為無風化與節理岩體，因此 GSI 值為 100、D 值為 0，則 s 為 1、a 為 0.5。UCS、m 與最為關鍵的岩體抗張強度(𝑇0 )則以表格 3 的實驗數據進行統計結算 (Shah and Hoek, 1992)。至此我們可以獲得不同𝜎3 所能夠對應的𝜎1，為獲得對應的正應力（𝜎𝑛 ）與剪應力則需要考慮導線函數(d’)： 𝑎=. 𝑎−1 𝑚𝜎3 + 𝑠) 𝑈𝐶𝑆. 𝑑′ = 1 + 𝑎𝑚 (. 𝜎1 + 𝜎3 𝜎1 − 𝜎3 𝑑 ′ − 1 𝜎𝑛 = − 2 2 𝑑′ + 1. (4) (5). √𝑑′ (6) 𝑑′ + 1 詳細請參閱附錄一程式碼中的內容，依此流程可完成如圖 14 上圖之破壞準則線。 τ = (𝜎1 − 𝜎3 ). 17.

(32) 造山運動期間地殼動力演化：以華南沿海金門島為例. 於同一個環境三維應力場下，岩體受力平面會因為位態的不同而有不同的正應力與剪應力，可將上述不同位態平面的正應力，與其剪應力繪製成莫爾圓（Mohr circle），岩脈位態的應力數值則會投影在由最大與最小主應力所構成的莫爾圓之間。而「破裂」則是指岩體所受的有效正應力和剪應力，超出破裂準則的穩定範圍內，如圖 14 下圖中紅點為岩脈位態投影於莫爾圓圖有效應力，當岩脈皆是同樣遠應力場破裂，則可用式(7)表示破裂條件： 𝜏𝐻𝐵 (σ𝑛 ′) ≤ 𝜏 (7) 式中𝜏𝐻𝐵 (σ𝑛 ′)為圖中紅點有效正應力中所對應的破裂準則剪應力，而𝜏則是圖中紅點之剪應力。當岩漿液壓均向地推擠岩體將造成造成正應力（𝜎𝑛 ）降低至有效正應力（𝜎𝑛′ ），因而莫爾圓會產生向左平移的視覺效果（如式(8)）。 𝜎𝑛 − 𝑃𝑓 = 𝜎𝑛′. 18. (8).

(33) 第二章. 研究方法. 圖 14 岩脈形成之應力空間分析圖。上圖為岩體於不同有效正應力下所能承受的最大剪應力，岩體最大剪應力之分布曲線為破裂準則（本文所用為非線性虎克－布朗破裂準則(Hoek et al., 2002)。下圖為有效應力莫爾空間圖，黑色圓為莫爾圓，紅點代表岩脈之應力狀態，深藍粗線為液壓。當岩脈形成時，岩體有效應力應降至破裂準則線，使岩脈形成於破裂的情境之下。. 19.

(34) 造山運動期間地殼動力演化：以華南沿海金門島為例. 第二節岩漿侵入體與應力關係岩脈侵入體無論表現何種產狀仍應受控於應力場的異向性與岩漿庫所提供的液壓強度，造成岩脈侵入體位態的獨特分布(Hou, 2012)，如中國北部古陸塊的基性岩脈群呈現平行排列、美國中部西班牙峰的環狀排列岩脈群。 Vigneresse (1995)與 Vigneresse et al. (1999)根據重力資料重建山根與岩漿侵入體形貌，並根據應力場轉變和岩脈形貌提出力學模型解釋不同應力場下的侵入體型態以及應力場的轉換關係。其結果說明無論在何種應力場形式下，岩脈的侵入面的法向量皆集中於最小主應力。 Delaney and Pollard (1981)則根據岩脈位態分布夾角分析不同規模之液壓於固定水平應力場中的所占比值，並定義為稱為液壓比值（𝑅′）（圖 15），若假設為走向滑移斷層應力場中則可以式(9)表示。 (𝑃𝑓 − 𝑆𝐻 ) + (𝑃𝑓 − 𝑆ℎ ) 𝑃𝑓 − 𝜎𝑚 𝑃𝑓 − 𝜎3 (9) = = 𝑆𝐻 − 𝑆ℎ 𝜏𝑚𝑎𝑥 𝜎1 − 𝜎3 將 Vigneresse (1995)與 Vigneresse et al. (1999)的力學模型與 Delaney and Pollard (1981)的液壓比值理論結合，當應力場固定時，岩漿液壓增加亦可增加侵入體不同位態可能性。液壓超過最小主應力時，岩脈侵入體可於垂直最小主應力方向出現； R' =. 液壓增加超過次大主應力時，岩脈侵入體位態的範圍擴及至垂直次大主應力方向。因此當液壓增加時，不同應力場形式下，岩脈侵入體形成的位態會有極大的不同。例如正斷層應力場時，岩脈侵入體位態以高傾角為主；於走向滑移斷層應力場時，則岩脈侵入體為高傾角，當液壓超過次大主應力後，形成低傾角岩脈侵入體；在逆斷層應力場時，會形成低傾角岩脈侵入體，當液壓超過次大主應力後，則會形成高傾角岩脈侵入體（圖 16）。. 圖 15 液壓比值與岩脈侵入角度關係。岩脈侵入角度與液壓比值之間，當液壓比值越高，侵入角度跟著增加，反之亦然。(Delaney et al., 1986). 20.

(35) 第二章. 研究方法. 圖 16 不同應力場、液壓大小與侵入體位態關係。左圖為液壓小於次大主應力，右圖為液壓大於次大主應力。在不同應力場與液壓下，因此岩脈侵入體位態會隨著改變(Vigneresse et al., 1999) 。. 21.

(36) 造山運動期間地殼動力演化：以華南沿海金門島為例. 第三節應力場重建藉由岩脈侵入體的力學分析，可以發現岩脈侵入體的位態分佈足以提供應力場重建之參考資訊，但需包含以下假設： (1) 在岩脈侵入事件中，遠場應力方向與應力比值皆為固定的狀態(Yamaji et al., 2010)。 (2) 岩脈侵入體形成於應力場均質之環境(Baer et al., 1994)。 (3) 岩脈侵入體的法向量均能反映最小正應力方向，且液壓至少大於最小正應力。(Delaney et al., 1986) 岩脈侵入體的位態反映最小正應力方向，即單一侵入面法向量位態為最小正應力方向，而岩脈群的最小正應力最密集方向即為最小主應力方向，因此難以由單一岩脈訊息判斷應力方向。善用位態統計可以解決此問題，若純張破裂之岩脈侵入事件源於同一期構造活動，當岩脈數量超過 25 筆以上(Fisher et al., 1987)，將岩脈法向量投影在下半球等面積赤平投影圖（Low sphere equal-area projection）進行岩脈法向量統計，如果液壓大於最小主應力加抗張強度，則法向量集中區域將代表最小主應力方向。相對最大主應力，次大主應力為較弱的正應力方向，所以岩脈法向量分佈範圍較可分佈到次大主應力方向，而非最大主應力方向。如果液壓大於次大主應力加抗張強度，相對於最小與最大主應力平面，岩脈法向量分佈範圍在次大與最大主應力平面較小。以此可判斷應力場三維方向，並可計算出應力比值（Φ，式(10)）與液壓比值(R′ ，式 (11))(Jolly and Sanderson, 1997)（圖 17）： Φ=. 𝜎2 − 𝜎3 𝜎1 − 𝜎3. (10). R′ =. 𝑃𝑓 − 𝜎3 𝜎1 − 𝜎3. (11). Yamaji et al. (2010)應用此法並探討岩脈分佈的異向性與應力場的關係，指出應力比值與賓漢分布集中係數的比值呈正比。推導步驟如下：已知空間中實際存在的單位應力場張量（𝜎𝑘 ），可依據線性代數轉換成式(12) (12) 𝜎𝑘 = 𝐸 𝑇 𝜎0 𝐸 E 為特徵向量，𝐸 𝑇 代表特徵向量之轉置矩陣。𝜎0 為標準化單位應力場張量，可由以下矩陣表示： 1 0 𝜎0 = [0 Φ 0 0. 0 0] 0. (13). 岩脈侵入面上的三軸應力場（t，traction）可由岩脈侵入法向量位態（v）與單位應力場張量（𝜎𝑘 ）計算得到（式(14)）。 22.

(37) 第二章. 研究方法. (14) 𝑡 = 𝜎𝑘 𝑣 其中𝑣為岩脈侵入體法向量位態，必須由野外測量之圓球座標系統的走向與傾角，轉為直角座標系統（式(15)）。 (15) 𝑣 = [𝑥𝑖 𝑦𝑖 𝑧𝑖 ] 因此岩脈侵入面的正應力（同時也是當時液壓）與剪應力可由式(16)與(17)獲得。其中正應力反映造成各岩漿事件液壓必須超過的數值。 𝜎𝑛 = 𝑣 𝑇 𝑡 = 𝑣 𝑇 𝐸 𝑇 𝜎0 𝐸𝑣 ≤ 𝑃𝑓. (16). (17) τ = |𝑡 − 𝜎𝑛 | 因此，統計這些最小正應力方向的出現機率（P(A)）應會正比當時應力場，其關係如式(18)： 𝑃(𝐴) ∝ 𝑒𝑥𝑝 (−. 𝑣 𝑇 𝐸 𝑇 𝜎0 𝐸𝑣 ) ∁. (18). ∁則是反映較高正應力之係數。另一方面，不同於費雪分布(Fisher distribution)的均向性，Bingham (1974)所提出的賓漢分布（Bingham Distribution）具有異向性，特別可以將空間機率雲的分佈情況進行異向性數化： 𝑃𝐵 (𝑣) =. 1 𝑒𝑥𝑝(𝑣 𝑇 𝐸 𝑇 𝐾𝐸𝑣) 𝐴. (19). 1. 其中 𝐴 為標準化常數，而 K 為空間分佈係數特徵矩陣(Gubbins and HerreroBervera, 2007)，矩陣如式(20)： 1 𝐾 =[0 0. 0 2 0. 0 0 ] ，1 ≤ 2 ≤ 3 ≤ 0 3. (20). 由於地質構造多以單位長度之球座標做為測量依據，因此將會失去一個維度的空間分布差異，使得3 =0。比較降維後的賓漢統計分布與最小正應力統計分布，可發現空間分布係數特徵矩陣與標準化單位應力矩陣有對應關係，如式(21)與(22)： 1 1 0 − [0 Φ ∁ 0 0. 1 0 0] = [ 0 0 0 Φ=. 2 1. 0 2 0. 0 0] 0. (21). (22). 因此可藉由1 與2 評估岩脈入侵時期的應力方向與應力比值（Φ，圖 17） (Yamaji et al., 2010)。應力比值則是三維應力場的擠壓狀態，應力場大體可分為平板狀（𝜎1 = 𝜎2 > 𝜎3 ）、橢球狀（𝜎1 > 𝜎2 > 𝜎3 ）與雪茄狀（𝜎1 > 𝜎2 = 𝜎3 ）(Angelier, 23.

(38) 造山運動期間地殼動力演化：以華南沿海金門島為例. 1994)。平板狀時，應力比值接近 1；橢球狀，應力比值接近 0.5；雪茄狀時，應力比值接近 0。搭配三維應力方向，便可重建岩脈形成的應力橢球做為討論與比較的依據（如圖 18）。程式計算則運用 Glover and Popovic (2013)所發布於 Github 的 bingham 程式碼，發展應力比值與方向的計算。詳細請參考附錄一中 Stressinversion.m 上半段程式碼。. (a). (b). (c). (d). 圖 17 液壓與莫爾圓關係圖。(a)與(c)為下半球等面積赤平投影圖，(b)與(d)為莫爾圓；(a)與(b)為液壓小於次大主應力之情境，(c)與(d)為液壓大於次大主應力之情境。統計岩脈法向量之分佈，其分佈區間的夾角可進而判斷應力場形式、應力比值與液壓比值，詳見本文說明(Jolly and Sanderson, 1997)。. =0. =1 =0.5 圖 18 應力橢球。左圖為應力比值接近 0 時的雪茄狀應力場，中間為應力比值在接近 0.5 的橢球狀應力場，右圖為應力比值接近 1 時的平板狀應力場(Angelier, 1994) 。. 24.

(39) 第二章. 研究方法. 第四節應力數值評估法前文所述之分析方法能取得應力方向、應力比值與液壓比值互相之間的關係，雖然至此已能夠初略地瞭解該區域某時期基本的應力場方向與應力比值的變化與差異，但在缺乏實際應力數值的情形下，僅能提供於同時期應力場比較。特別在不同時期應力演化的比較與討論，將需要有應力數值的評估才能作為應力場與液壓變化的判斷依據。為此目的，進一步檢視岩漿侵入體的條件（圖 14）。當有效應力莫爾圓上的岩脈應力狀態均在破裂準則外時，岩體可以產生破裂，液壓則為有效正應力軸上 0MPa 的位置。若要評估岩脈形成的應力場與液壓（圖 19），輔以地質壓力計的平均應力（𝜎𝑚 ）或鉛質應力，將能計算出絕對應力值，如式(23)。 1+Φ (23) ) 3 (𝜎1 − 𝜎3 )為軸差應力。然而，本文中亦有岩體難以尋找合適礦物進行地質壓力計實驗，須以深度轉換鉛直應力評估的情況。 𝜎3 = 𝜎𝑚 − ((𝜎1 − 𝜎3 ) ×. 𝜎3 = 𝜎𝑣 − ((𝜎1 − 𝜎3 ) ×. (𝜎𝑣 − 𝜎3 ) ) (𝜎1 − 𝜎3 ). (24). 再輔以應力比值與液壓比值，則可計算出三軸應力與液壓數值。 𝜎1 = 𝜎3 + (𝜎1 − 𝜎3 ) (25) 𝜎2 = 𝜎3 + (𝜎1 − 𝜎3 ) × Φ (26) 𝑃𝑓 = 𝜎3 + (𝜎1 − 𝜎3 ) × R′ (27) 最後，考慮不同侵入體的溫度與深度，將破裂準則與流變準則作為軸差應力（地殼強度）的邊界條件，進而決定合理的軸差應力範圍。如本文使用的流變準則與破裂準則，如式(28)(Hirth et al., 2001)： 𝜀̇ 4 𝜎1 − 𝜎3 ≤ (𝜎1 − 𝜎3 )𝑚𝑎𝑥 = √ −𝑄 𝐴 × 𝑓𝐻𝑚2 𝑂 × exp( 𝑅𝑇 ). (28). 金門地區圍岩岩體乃花崗岩體，因此使用石英岩的流變參數進行模擬。𝜀̇是流變速率（Strain rate），模擬值採用 10-14/s。A 是指物質參數（Material parameter）， 𝑚 -11.2 模擬值為 10 MPa/s(Hirth et al., 2001)。𝑓𝐻2 𝑂 為水的逸度（Water fugacity），模擬值採用 37MPa(Tödheide, 1972)。Q 為反應能（Activation energy），模擬值採用 135kJ/mol(Hirth et al., 2001)。R 是理想氣體係數（ideal gas constant）。T 為絕對溫度。當合理評估溫度以外的其餘參數後，則可獲得溫度與軸差應力的關係式。詳細流變準則運算請參考附錄一中 RheologicStress.m。破裂準則參數的推估是利用表格 3，計算出非線性虎克布朗破裂準則（HoekBrown failure criteria）(Hoek et al., 2002)。其岩體所受應力莫爾圓同樣需位於破裂準則之下以維持岩體的穩定。 25.

(40) 造山運動期間地殼動力演化：以華南沿海金門島為例. 本研究評估平均應力的方式是利用各造山階段岩脈與岩體的鈣質角閃石作為地質壓力計使用。礦物結晶形成時會因為溫度與壓力不同而形成不同礦物(Bowen, 1922)。其中角閃石有較廣的溫壓生長環境，內部結構可容許陽離子置換，形成不同固溶體系列。前人研究指出當岩體中滿足以下條件：當岩脈有角閃石-黑雲母-斜長石-鉀長石-石英-榍石-鈦鐵氧化物-熔融相及汽相等九個相(Schmidt, 1992)，且角閃石不屬於後岩漿活動的產物(顏琼美, 2005)時，鈣質角閃石（（Ca+Na） B≧1、 NaB<0.5、CaB≧1.5(Leake et al., 1997)）中總鋁含量與壓力呈正相關(Hammarstrom and Zen, 1986; Hollister et al., 1987; Johnson and Rutherford, 1989; Schmidt, 1992; Ridolfi et al., 2010)。前人文獻對於地質壓力計所記錄之壓力，定義為礦物結晶時環境壓力。本文對此環境壓力重新定義，環境壓力參考水壓與氣壓的概念，水壓與氣壓均為平均應力，因此本文將鈣質角閃石總鋁含量地質壓力計之結果視為平均應力（𝜎𝑚 ），進行後續式(26)的應力規模計算。表格 4 平均應力計算公式與條件 Hammarstrom and Zen (1986). 𝜎𝑚 ＝ − 3.92＋5.03 × Al𝑡. Pl+Kfs+Qtz+Bt+Spn+Mt(Ilm)+Hb. (29). Hollister et al. (1987). 𝜎𝑚 ＝ − 4.76＋5.64 × Al𝑡. Pl+Qtz+Bt+Kfs+Spn+Mt+Hbl+Melt. (30). Johnson and Rutherford (1989). 𝜎𝑚 ＝ − 3.46＋4.23 × Al𝑡. Pl(An30)+Qtz+Bt+Or+Kfs+Spn+Mt+Hbl +Melt+Fluid+Sa. (31). Schmidt (1992). 𝜎𝑚 ＝ − 3.01＋4.76 × Al𝑡. Ridolfi et al. ( 2010). 𝜎𝑚 ＝ − 19.209 × e1.438𝐴𝑙. 𝑡. Hbl+ Bt+Pl+Or+Qtz+Sp+Fe-Ti-oxide + melt + fluid 1. Mg-Hbl+Pl±Opx ± Mgn±Ilm± Bt 2. Tsc-Prg+Pl±Cpx± Opx±Mgn ± Ilm 3. Tsc-Prg± Pl± Ol± Cpx±Opx ± Mgn± Ilm. 本文進行地質壓力計實驗岩體為英雲閃長岩體曾在 Schmidt (1992)文中所提及，其礦物相條件較為相符，因此採用式(33)作為鈣質角閃石總鋁含量地質壓力計公式，評估平均應力並進行絕對應力解算。至此，三軸應力與液壓可藉由推估軸差應力（𝜎1 − 𝜎3）來計算，並可計算液壓比值。詳細程式碼請參考附錄一之 Stressinversion.m。. 26. (32). (33).

(41) 第二章. 研究方法. 另外為了評估解算數值之誤差範圍，本研究使用拔靴法（Bootstrap）進行應力方向與數值之統計分析。拔靴法乃利用電腦運算能力所進行統計方法。以觀察到的樣本資料藉由重新抽樣來推估母體統計量的分配，此法所推估的近似值比常用的理論極限近似值更為精確(周心怡，2004)。本文以無母數拔靴法進行應力場分析，將野外所測量的位態資料作為樣本，以准許重覆抽取的原則，每次抽取相同規模大小之樣本進行一組應力場分析，並重複五百次應力場分析步驟，最終進行應力場之分析與評估。詳細則參考附錄一中主程式 MC.m。本文利用 Kolmogorov-Smirnov 檢定（簡稱 KS 檢定）比較五百次應力場分析中的應力比值、液壓比值、平均應力規模、三軸應力規模、液壓規模與深度之分佈結果和理論分佈的適配性優劣（goodness of fit）。KS 檢定由 Kolmogorov 於 1933 年所提出來的無母數統計檢定法，主要比較經驗累積分布函數（empirical cumulative distribution function）與理論分布函數之間最大間距差異（Dn）。後續則將 Dn 以 KS 函數計算接受域值（p 值）與拒絕域值（值），檢定實際值是否有通過理論值（p>>Dn）。最終比較各個通過檢定的理論累積分布函數之 Dn，Dn 最小者則具有最佳適配性（圖 20）。此檢定法並不需進行組數（Bin size）選擇，而能表現原始資料分布特性，同時操作簡易，也能明確顯示適配性優劣。內文設定 95%雙邊檢定 (Press et al., 1992; Borradaile, 2013)，比較在 95%信賴區間內常態分布函數（Normal distribution）、對數常態分佈函數（Lognormal distribution）、貝塔函數分佈（Beta distribution）、指數函數分佈（Exponential distribution）、韋伯函數分佈（Weibull distribution）、伽瑪分佈（Gamma distribution）、廣義極值分佈（Generalized extreme value distribution）與均勻分布（Uniform distribution）何者具有最佳適配性。統計檢定請參考附錄一中所用 gof.m 與 Qks.m。. 圖 19 有效應力數值評估。縱軸為剪應力，橫軸為有效正應力，藍粗線為有效液壓，綠線則是破裂準則，黑色圓為有效應力莫爾圓圖，T0 為抗張強度。軸差應力依應力比值增加並進行範圍評估。. 27.

(42) 造山運動期間地殼動力演化：以華南沿海金門島為例. 圖 20 KS 檢定適配性優劣比較圖。圖中為一資料檢定圖，分別為深度經驗分佈、常態分佈與韋伯分佈的累積分佈圖，圖中箭頭範圍即為 Dn，當 Dn 有最小值即為適配性較佳的理論分佈。如圖中，常態分佈為較優解。. 28.

(43) 第二章. 研究方法. 第五節研究流程本節將研究流程依序如下： 1. 野外調查與採樣：於野外辨認紀錄岩脈之岩性，並測量記錄岩脈位態與產狀。挑選適當樣本採集定向樣本。依不同侵入時期的岩性，將岩脈位態繪製於下半球等面積赤平投影圖，進行初步應力場判斷。 2. 岩石力學參數：採取 40＊40＊60cm3(約 A4 紙盒大)樣本，並確認完整無風化。將樣本送至北科岩石力學實驗室。 3. 溫度：參考前人文獻之定年礦物封存溫度。 4. 地質壓力計實驗 (1) 試片製作：以切割機將岩脈樣本切割成約 1 立方公分方形岩塊。鑲埋於 AB 膠中，待一天凝固後，即可拔出掃描。接著以金剛砂紙逐步拋光至 2000 目。最終以 0.1m 氧化鋁拋光粉於機器上將表面拋平。 (2) 掃描式電子顯微鏡（SEM）：利用中央研究院地球科學所電子微探分析儀實驗室的熱發射（鎢絲）低真空類型掃描式電子顯微鏡（JEOL W-LVSEM: JSM-6360LV）與能量分散式光譜儀（Oxford EDS）進行礦物定性分析，尋找角閃石與辨認礦物相組合，並將分析位置於掃描圖檔上註記，以便後續定量試驗尋找標靶。設定環境為：加速電壓 15kV、電子束電流 0.2nA、接收時間 10 秒。 (3) 電子微探分析儀：以鍍碳鍍金機（Q150T Turbo-Pumped Sputter Coater/Carbon Coater）將試片鍍碳至 30nm 左右後，使用熱發射（鎢絲）電子微探分析儀（JEOL W-EPMA, JXA8900-R）在加速電壓 15kV、電子束電流 12nA、接收時間 10-15 秒環境下進行角閃石礦物的主要氧化物定量分析（wt.%）。 5. 程式演算：輸入岩脈位態資料、岩石力學資料、平均應力規模（或預估深度）與溫度於 MC.m，以拔靴法進行五百次數據分析，計算出應力比值、三軸應力方向、液壓比值、有效軸差應力、液壓、深度與抽樣樣本編號。 6. KS 檢定：將拔靴法後的應力比值、液壓比值、三軸應力、液壓與深度進行 KS 檢定尋找最佳理論分佈，再判別平均值與標準差。. 29.

(44) 造山運動期間地殼動力演化：以華南沿海金門島為例. 第三章. 研究結果. 依據應力比值計算結果的可信度好壞，以下從岩脈出露數量最高的非造山期輝綠岩脈到出露最少的同造山期角閃岩脈依序說明。. 第一節非造山期金門地區在 94-76Ma 有許多輝綠岩以岩脈形式侵入，顏色深綠，結晶以隱晶質為主，截切太武山花崗片麻岩、成功片麻岩、田埔花崗岩體與上述岩體同期岩脈（圖 21），邊界清晰銳利，岩脈寬度從數十公分至兩三公尺不等，走向以東北－西南向為主，高傾角傾沒（圖 22）。依鉀氬法黑雲母定年得知侵入年代介於 94～76 Ma 之間（李寄嵎，1994）。. 圖 21 輝綠岩脈截切早期岩脈。輝綠岩侵入體多為岩脈形式，野外可見截切前期各式岩體，依截切關係可判斷為最晚期之侵入體。（照片攝於田浦海邊）. 30.

(45) 第三章. 研究結果. 圖 22 輝綠岩脈邊界銳利清晰且筆直。輝綠岩體邊界銳利清晰，應為圍岩溫度較低，使得輝綠岩脈迅速冷卻所致，因此判斷侵入深度較淺，岩脈平行且呈現筆直高傾角出露。（照片攝於新湖漁港旁）. 31.

(46) 造山運動期間地殼動力演化：以華南沿海金門島為例. 輝綠侵入體數量較多，分布於全島沿海各地與坑道內，露頭情況十分良好。東起東崗，西至翟山，以及寒舍花岩脈侵入數量特別多。岩脈走向幾乎皆呈現東北－西南向（圖 23）。本文共收集 163 筆岩脈位態資料，並將法線向量繪至下半球赤平等面積投影圖中進行統計，初步判斷此時期為正斷層應力場，法向量集中度高，水平最小主應力方向應為西北－東南向（圖 24）。將岩石力學實驗數據（表格 3)、野外測量位態（圖 24）輸入程式，並考量前人所推測的行程深度 3~6km(林蔚等人，2011)，並設定鉀氬法黑雲母定年的封存溫度 300℃進行計算（台灣電力公司，2010）。然而，在最終的 KS 檢定中，許多參數並無通過 KS 檢定，因此本文許多參數則是另外參考中位數與眾數於分布圖中的情況，並考量代表性選取之。最終在 KS 檢定 95%信賴區間內，應力比值為 0.68±0.08；液壓比值則取兩組眾數峰值 0.72 與 0.17，其中前者為主要峰值；形成深度約 4.5 公里（表格 5）。最大主應力方向為（050，67.8）、次大主應力方向為（216.7，21.6）及最小主應力方向為（308.6，04.9）（表格 6）。由於最大主應力傾角最大，因此屬於正斷層應力場（圖 25）。從應力比值與三軸應力方向來看，應力場狀態接近最大主應力為高傾度之平板狀正斷層應力場，最大主應力與第二主應力較為接近。三軸應力計算後均無法通過理論分布檢定，但仍以平均值較能代表數據分布情況，詳細數據可見表格 6 與圖 26。從液壓比值分布圖中，可見兩組明顯不同的群集，細節分析將至第四章第二節進行討論不同時期侵入的情境分析。. 32.

(47) 第三章. 圖 23 輝綠岩脈之分布區域與位態。輝綠岩脈廣泛分布於全島，位態以東北－西南向為主。. 33. 研究結果.

(48) 造山運動期間地殼動力演化：以華南沿海金門島為例. 圖 24 非造山期岩脈位態之下半球等面積赤平投影圖。非造山期岩脈於下半球等面積赤平投影圖資料統計，圖中小圓點為岩脈法向量，大圓點為三軸應力方向。共計 163 筆，應力場為正斷層應力場，以東北－西南向為水平最大擠壓方向。表格 5 非造山期應力比值、液壓比值與深度 Value  R’. Mean. Std. 0.68. 0.08. Distribution Norm. 0.72; 0.17 (Mode). Depth(km). 4.5 (Mode) 表格 6 非造山期液壓、三軸應力規模與方向 Magnitude (MPa). Confidence axes (deg). Trend (deg). Plunge (deg). 𝜎1. 49.4. 66.1. 119.3. 𝜎2. 216.4. 23.4. 103.3. 1.5. 𝜎3. 308.5. 4.8. 61.5. N/A. Pf. N/A. N/A. 103.8. 𝜎 𝛼951. Mean. 34. Distribution. 𝜎 𝛼952. 𝜎 𝛼953. 1.5. 0.1 0.1. N/A.

(49) 第三章. A. 研究結果. B. C. D. 圖 25 非造山時期應力比值、液壓比值、深度與三軸應力方向分佈圖。A 圖與 B 圖為五百次抽樣解算結果之數量分布圖，A 圖為應力比值，B 圖為液壓比值。C 圖為深度分佈圖。D 圖為下半球等面積赤平投影圖，圖中紅色為𝜎1，綠色為𝜎2，藍色為 𝜎3 。詳細數據結果請參考表格 5 與表格 6。. 35.

(50) 造山運動期間地殼動力演化：以華南沿海金門島為例. A. B. C. D. 圖 26 非造山時期三軸應力與液壓分佈圖。A 圖為𝜎1 分佈圖。B 圖為𝜎2 分佈圖。C 圖為𝜎3 分佈圖。D 圖為 Pf 分佈圖。詳細數據請見表格 6。. 36.

(51) 第三章. 研究結果. 第二節後造山期於後造山期時，主要侵入岩體為田浦花崗岩體，同時期另有細晶岩脈與偉晶岩脈侵入太武山花崗片麻岩與成功片麻岩中。沿海區域常見此期侵入體，其岩脈分布較為零散，以田浦、復國墩、后扁和塔仔灣一帶數量較多，寬度從兩、三公分至一米寬皆有。顏色從粉紅色到白色，細晶岩結晶細緻、邊界清晰銳利度高，偉晶岩則是以塊狀全晶形結晶出露。野外可觀察到同時期有兩組以上不同方向侵入的岩脈，另外可發現它們位態分布相當混亂，液壓明顯超過次大主應力，甚至有接近最大主應力的情況，可知岩漿液壓此時是超過次大主應力的情形（圖 27）。兩種岩脈位態分佈零散，且相互截切，故判斷兩者屬於同時期生成，大區域中沒有觀測到明顯的先後次序。由於時間與岩性均無法做明確區分是否有先後順序，沿海記錄細晶岩與偉晶岩位態若以區域作為劃分方法，將岩脈位態分區投影至下半球等面積投影圖，分析沿海各區域投影圖，結果顯示水平擠壓方向大致可見西北－東南向與東西向，水平最大擠壓方向以西北－東南向為主，與現今沿海山系方向垂直。應力場從走向滑移斷層到正斷層應力場皆有出現，並不侷限細晶岩脈或偉晶岩脈（圖 29）。正斷層應力場主要出現在田浦區域，資料數 99 筆；其他地區一共 159 筆數據，統計後多呈現走向滑移斷層應力場。整體而言，若整個金門為同一領域則呈現正斷層應力場 (圖 30)。本期岩脈為偉晶岩與細晶岩，岩脈中無角閃石可以進行壓力計檢定，因此參考華南沿海地區同樣屬於後造山時期之岩體資料，包含浙江小將－梁弄、漳州與福州複式岩體，平均應力約為 143.3±4.7MPa(賴宜欣, 1995; 顏琼美, 2005)，惟須注意是此類岩體於華南地區後造山期屬於蕈狀火成岩體之圓頂頭部，本文所評估岩脈屬於頭部之下，因此採用之平均應力可能低於實際值。侵入溫度則依照 Lo et al.(1993)氬氬法角閃石定年的封存溫度 550±50℃進行評估。最終在 KS 檢定 95%信賴區間內，同樣多數參數無法通過理論檢定，因此另外參考中位數與眾數值，進行比較與選擇。應力比值為 0.69±0.14；液壓比值為 1.02 (眾數)。最大主應力方向為（314.6，58.2）、次大主應力方向為（105.8，28.5）及最小主應力方向為（203.0，13.2），屬於正斷層平板狀應力場（表格 7 與圖 31）。相對於應力方向為正斷層應力場，將三軸應力數值分析，由於深度約為 5.49km，鉛直應力計算後約為 145MPa，可觀察到應力場於數值上反呈走向滑移斷層應力場形式。詳細數據請參考表格 8 與圖 32。. 37.

(52) 造山運動期間地殼動力演化：以華南沿海金門島為例. 圖 27 後造山期不同方向岩漿侵入體。岩體邊界皆清晰銳利，後造山期液壓明顯超過次大主應力，使岩漿侵入體得以用幾乎互相正交方式出露。（照片攝於前往建功嶼道路北側沿海露頭）。. 圖 28 後造山期的兩種岩脈侵入體。後造山期侵入體包含細晶岩脈與偉晶岩脈（照片攝於復國墩），並且可在露頭尺度發現偉晶岩脈截切細晶岩脈，但也遭另外一條細晶岩脈截切，難以明確區分形成順序差異。. 38.

(53) 第三章. 研究結果. 圖 29 後造山期岩體侵入分布圖與位態投影圖。圖中箭頭為水平最大應力方向，多為西北－東南向的走向滑移斷層應力場，田浦為正斷層應力場。. 39.

(54) 造山運動期間地殼動力演化：以華南沿海金門島為例. 圖 30 後造山期岩脈位態之下半球等面積赤平投影圖。偉晶岩脈與細晶岩脈位態法向量於下半球等面積赤平投影圖資料統計，圖中小圓點為岩脈法向量，大圓點為三軸應力方向。共計 258 筆，應力場形式接近正斷層應力場，水平最大擠壓方向為西北－東南向擠壓。. 40.

(55) 第三章. 研究結果. 表格 7 後造山期應力比值、液壓比值與深度 Value  R’. Mean. Std. 0.69. 0.14. Distribution Gmma. 1.02 (Mode). Depth(km). 5.49 (Mode) 表格 8 後造山期液壓、三軸應力規模與方向 Magnitude (MPa). Confidence axes (deg). Trend (deg). Plunge (deg). 𝜎1. 308.4. 49.7. 192.9. 𝜎2. 100.1. 36.8. 150.0. 3.7. 𝜎3. 200.9. 14.3. 80.8. 0.7. Pf. N/A. N/A. 203.6. 𝜎 𝛼951. Mean. 41. Distribution. 𝜎 𝛼952. 𝜎 𝛼953. 3.6. 0.7 0.9. 0.9.

(56) 造山運動期間地殼動力演化：以華南沿海金門島為例. A. B. C. D. 圖 31 後造山時期應力比值、液壓比值、軸差應力與應力方向分佈圖。A 圖與 B 圖為五百次抽樣解算結果之數量分布圖，A 圖為應力比值，B 圖為液壓比值。C 圖為深度分佈圖。D 圖為下半球等面積赤平投影圖，圖中紅色方形為𝜎1，綠色三角為𝜎2，藍色圓形為𝜎3 。詳細數據結果請參考表格 7 與表格 8。. 42.

(57) 第三章. A. B. C. D. E. F. 研究結果. 圖 32 後造山時期三軸應力、液壓、平均應力與深度分佈圖。A 圖為𝜎1 分佈圖。B 圖為𝜎2 分佈圖。C 圖為𝜎3 分佈圖。D 圖為 Pf 分佈圖。詳細數據請參考表格 8。. 43.