地球科學－地質學門研究發展推動小組

行政院國家科學委員會專題研究計畫 成果報告

地球科學－地質學門研究發展推動小組

計畫類別： 個別型計畫 計畫編號： NSC91-2114-M-002-003-執行期間： 91 年 01 月 01 日至 91 年 12 月 31 日 執行單位： 國立臺灣大學地質科學系暨研究所 計畫主持人： 鍾孫霖 報告類型： 精簡報告 處理方式： 本計畫可公開查詢

中

華

民

國 92 年 5 月 14 日

地球科學

91年度地球科學學門核定補助專題研究計畫計144件，補助研究經費 259,439仟元（含管理費）；除學門研究計畫外，仍持續推動執行「 地震及活斷 層研究」 跨部會重大科技計畫，研究計畫件數減少約-2.7%，核定總經費成長約 20.9%。地球科學研究，近年來大幅拓展研究範疇；除進行國際及兩岸雙邊地球 科學合作等合作研究工作，積極推動國際間所矚目的地震及活斷層研究、台灣板 塊邊緣觀測研究、台灣海峽地殼及上部地函構造研究、全球變遷、古海洋環境、 深海鑽探與東亞地體構造運動、地質災害、及環境地球物理等跨國計畫，使我國 地球科學研究掌握國際重要研究趨勢外；集集大地震後，更積極進行「 地震及活 斷層研究」 ；將對台灣孕震帶構造、大地震之再現週期、地震活動參數之時空分 佈、斷層力學機制之時空分佈、強地動空間分佈、大地震與地質災害的發生機率， 有更深入的瞭解，並可作為地震與地質防災的參考。 「 地震及活斷層研究」 係跨部會重大科技計畫的推動，該計畫整合中央氣 象局、經濟部中央地質調查所、和水利署的科技計畫。共有孕震帶構造、地震地 質、地震活動與地震地體構造、地殼變形、地震物理和強地動等六組研究群。91 年度國科會自然處部分核定 44 件計畫；本年度主要進行車籠埔斷層淺井鑽井， 並進行人工震測，槽溝開挖之古地震研究和中部地區餘震及研究等重要工作項 目。近三年來，已有 120 篇由本土研究工作所完成之成果，分別刊載於 Science、 BSSA、JGR、和 GRL 等國際地球科學頂尖學術期刊。90 年 10 月的美國地震 學會期刊（BSSA）和 89 年 9 月、91 年 9 月的中華民國地球科學學會期刊（TAO）， 特別出版集集大地震專刊。

91 年地球科學研究的主要成果：

1﹑ 孕震構造組數位主持人，橫過車籠埔和其他幾條斷層，實施淺層震、電測及 重、磁力觀測。王乾盈等人完成震源區的淺層炸測，所得的資料已可清楚地

推斷車籠埔斷層的地下構造。 3﹑ 在中日合作計畫下，在豐原及南投各鑽了二口淺井（豐原井為約 350 公尺之 斜井，而南投井為 150 公尺的直井，已得到良好的岩心，並實施地球物理 井測，分析資料，已得到初步成果。在日本舉行之「 車籠埔深井鑽井計畫」 成果發表會，有幾個科學結論：(a) 南北井差異懸殊，南井明顯有剪力帶 (shear zone)，與日本井相似；北井之剪力帶小且不明顯，並有泥漿滲入 (mud-injection)，複雜難懂。(b)北井有兩剪力帶：330 公尺帶確定有動，其 附近溫度上昇，地化岩礦分析也顯示有異常，但 220 公尺帶有水參與，更 能解釋地震觀測之結果，已有人提出模型，嚐試解釋水產生的滑潤作用。Jim Mori 等人在 EOS 上寫了一篇有關車籠埔鑽井的文章。 3﹑ 地震地質的主持人在車籠埔斷層及新城斷層，開挖幾條槽溝，以推斷古地震 活動：在過去一千年間，車籠埔斷層可能動過二至三次。 4﹑ 辛在勤、高弘和林正洪等人完成集集大地震之較大餘震之再定位及震源機制， 分析餘震活動的時空分佈，並建立區域地體造構學的模型。 5﹑ 利用大餘震之時空分佈及震源機制，陳國誠等人發現一條與主斷層共扼 (Conjugate)的深斷層。 6﹑ 黃柏壽利用中央研究院地球科學所SMART-2 陣列的強震資料，分析集集大 地震破裂之傳播過程。 7﹑ 中日合作於中部地區實施天然地震線性陣列及人工炸測的長剖面實驗，分析

所得的資料，已得到初步成果。 8﹑ 地殼變形組的數位主持人利用已有之GPS 站的測量資料，測量到集集大地 震發生後之地殼變形，並建立破裂力學模型。 9﹑ 地震物理組數位主持人利用近、遠程地震資料及測地學資料，反推集集大地 震破裂過程應力的時空變化，並建立應力場轉移模型；求得主震震源波譜， 及餘震震源參數；將餘震活動分成幾個性質不同的組群。 10﹑ 強地動組的主持人研究集集大地震在震源區及其他地區之強地動特性。 11.分析車籠埔斷層沿線一帶之第四紀地層、地形與新期構造，配合定年學分析， 進行古地震方面之研究工作，討論台灣地區之古地震活動、地震發生之重現 性與或然率。 12.結合地震波線型陣列觀測、電磁波勘測及地殼變形等方法及重力與地震資 料，研究台灣北部之地震地體構造與震源特性。 13.建立台灣西部麓山地區層序地層，大地構造與石油蘊藏間之可能關係。 14.利用鑽石砧、拉曼光譜、紅外光譜，探討含水鎂矽酸鹽礦物及鐵鎳合金在高 溫、高壓條件下的基本物理性質；並實際運用於自然高壓礦物相之研究工作 上，探討其地質意義。 15.建立各水資源區的地下水流模擬與地下水資源開發技術。 16.新疆吐魯蕃盆地之古地磁研究指出，中新統早期有約 20-30o_{之順時針旋轉運} 動。

17.完成分析鄂霍次克海岩心 MD012414 之古地磁研究，建立該岩心之磁地層， 並指出 53.88 公尺之岩心涵蓋 1.77 百萬年。而磁性參數研究結果指出，冰期 主要沉積物為來自勘察加半島冰川帶來之火山碎屑，間冰期之沉積物則主要 來自西伯利亞陸地。

國際合作：

一、地震及活斷層研究重大科技計畫 配合「 地震及活斷層研究」 跨部會重大科技計畫的推動，目前與日本進行鑽 井、中部地區震測及長剖面地震聯合觀測。美國方面，則共同參與活斷層槽溝開 挖研究；規劃未來在板塊邊緣觀測，與日本、美國共同規劃台灣地殼鑽井計畫之 合作研究。並與大陸規劃進行跨越台灣海峽之地殼及上部地函構造研究。 為瞭解發展「 海峽兩岸聯合炸測計畫」 之可行性，王乾盈教授等人於九十一 年一月十四日到二十一日，前往中國大陸訪問，商討合作事宜。於九十一年六月 十七日，召開「 海峽兩岸聯合炸測」 座談會，國內十數名學者參與會議。於九十 一年七月二十三日，在中央大學舉行召開「 兩岸聯合研究海峽地下構造實驗」 座 談會，海峽兩岸十數名學者參與會議。 為瞭解發展中、日、美三邊「 車籠埔深井鑽井計畫」 之可行性，於九十一年 十二月十六日，在美國舊金山美國地質調查局舉辦座談會。於九十一年六月十七 日召開國內學者座談會，由蔡義本院長在七月底前，提出先期規劃計畫書，並在 九十一年十月底前，完成構想規劃。蔡義本院長受日本「 海洋科學及技術中心」 邀請，於九十一年六月十八日到二十八日訪問該中心十天，並代表方與該中心商 討「 車籠埔深井鑽井計畫」 合作事宜。於九十一年七月十六日到十八日，王乾盈 教授等人參加在日本舉行之「 中日車籠埔鑽井計畫」 成果發表會，發表研究成果， 並商討合作事宜。於九十一年十一月十二日，在中央大學舉行「 中美車籠埔斷層 鑽探計畫」 討論會，雙方二十多名學者參與會議。於九十一年十二月九日，在美 國舊金山舉辦座談會，商討中、日、美三邊「 車籠埔深井鑽探計畫」 。

中央研究院地球科學研究所余水倍副所長，於九十一年五月二十二日到六月 二日到美國，訪問美國卡內基華盛頓研究所，商討中美雙方的「 板塊邊緣觀測」 計劃(PBOT)之研究合作事宜。 於九十一年七一月二十六到十一日，吳副主委率國內十名同仁前往日本，參 加在名古屋大學舉行之「 中日地震研討會」 ，並商討合作事宜。於九十一年七月 八日到十三日在威靈頓(Wellington)舉行之「 2002 年西太平洋地球物理會議」 （The 2002 Western Pacific Geophysical Meeting）中，王錦華和日本安藤教授 共同主持「 集集大地震研究」 議程，國內外近三十名學者、專家和學生發表論文。 於九十一年五十一月二十六日到二十七日，在交通部中央氣象局及經濟部中 央地質調查所，舉行「 2002 APEC 都會地震科技研會」 之研習會，會後，舉行 集集大地震之車籠埔斷層野外考察，國內外二十名學者、專家和學生參與。於九 十一年五十一月二十八日到一月二十九日，在中央研究院學術活動中心第一會議 室，舉行「 2002 APEC 都會地震科技研討會」，黃文雄副主委代表魏哲和主委致 辭，國內外一百多名學者、專家和學生參與會議。 到目前為止，已進行之國際合作項目，如下列所示： (1).中美國際合作 -中央研究院余水倍研究員及中央大學馬國鳳教授與史坦福大學 Segall 教授及 加州理工學院 Simon 教授，合作研究地殼變形。 -中央研究院邱宏智和蔡主權研究員與南加州大學鄧大量教授，合作研究強地 動。 -中央研究院高弘研究員與伊利諾大學的陳望平教授，合作研究地震地體構造。 -台灣大學陳文山和陳于高教授、中央大學李錫堤和洪日豪教授、高雄師範大 學宋國城教授、及經濟部中央地質調查所張徽正組長與普林斯敦大學 Suppe 教授、加州理工學院 Sieh 教授、美國內政部地質調查局 Ponti 和 Prentice 兩位研究員，合作研究地震地質。

-中央大學馬國鳳教授與加州理工學院 Helmberger 教授和加州大學 Dreger 教 授，合作研究地震物理和強地動。

-中央大學溫國樑教授與愛荷華大學 Beresnev 教授，合作研究強地動。 -中正大學謝秋雰和陳朝輝教授與內華達大學的曾耀華和蘇峰教授，合作研究 地震物理。 -台灣海洋大學周錦德和陳讚煌教授與內華達大學的 Everett 和 Gibson 教授， 合作研究強地動。 (2).中日國際合作 -中央研究院黃柏壽、林正洪和陳國誠研究員、中央大學王乾盈和顏宏元教授 及交通部中央氣象局廖政賢研究員與東京大學 Hirata 和 Sato 教授利用人 工炸測及天然地震方法，合作研究孕震帶構造。 -中央大學溫國樑教授與東京大學 Yomogida 教授，合作研究強地動。 -中央大學馬國鳳教授與京都大學 Mori 教授，合作研究地震物理。 -中央大學蔡義本、王乾盈、李錫堤、洪日豪和馬國鳳教授與名古屋大學 Ando 教授、京都大學 Mori 教授、和東京大學 Tanaka 教授利用淺井之鑽井資料， 合作研究孕震帶構造；並擬繼續發展以中、日為主之多國深井鑽探計畫。 -中正大學黃蕙珠教授與京都大學 Irikura 教授，合作研究強地動。 -台灣海洋大學陳讚煌教授與神戶大學 Ouchi 教授和靜岡大學 Lin 教授，合作 研究地震地質。 -中央研究院洪崇勝研究員與岡山大學 Torii 教授，合作研究古地磁。 (3).中法國際合作 -中央研究院黃柏壽研究員將與巴黎地球物理研究所 Madariaga 教授，合作研 究地震物理。 -中央研究院李建成研究員及中央地質調查所朱傚祖研究員與巴黎 CNRS 的 Angelier 教授，合作研究地震地質。 -中央研究院李德貴研究員與巴黎 CNRS 的 Angelier 教授，合作研究恆春半島 的古地磁。 -台灣大學教授與巴黎 CNRS 的 Angelier 教授，合作研究台灣地體構造。 (4).中英國際合作