斷層活動性觀測研究第四階段-地表變形觀測資料處理分析與斷層模型反演評估（3/4）

(1)

計畫編號：108-5226904000-05-01

經濟部中央地質調查所

108年度委辦計畫執行期末報告書(完稿)

「斷層活動性觀測研究第四階段-地表變形觀測資料處理分析與斷層模型反演評估

（ 3/4）」

（第 3年度）

全程計畫：自106年02月至109年12月止本年度計畫：自108年02月至108年12月止

委託機關：經濟部中央地質調查所

執行單位：國立成功大學、國立臺灣大學

中華民國 108 年 12 月

(2)

計畫編號：108-5226904000-05-01

經濟部中央地質調查所

108 年度委辦計畫執行期末報告書 (完稿)

「斷層活動性觀測研究第四階段-地表變形觀測資料處理分析與斷層反演評估

（ 3/4）」

（第 3年度）

全程計畫：自106年02月至109年12月止本年度計畫：自108年02月至108年12月止

委託機關：經濟部中央地質調查所執行單位：國立成功大學、國立臺灣大學

中華民國 108 年 12 月

(3)

斷層活動性觀測研究第四階段-地表變形觀測資料處理分析與斷層模型反演評估

（ 3/4）

（第 3年度）

計畫主持人：景國恩協同主持人：胡植慶

研究員：陳宏宇、張午龍、鄭凱謙、莊昀叡

委託機關：經濟部中央地質調查所執行單位：國立成功大學、國立臺灣大學

中華民國 108 年 12 月

(4)

(5)

I

表目錄

表A：預期進度甘梯圖（Gantt Chart）：計畫進度控制及檢討之依據。 ... XII 表B：預期進度查核點（Check Point）：計畫進度控制及檢討之依據。 ... XIII 表C：期末須交付之各項工作項目。 ... XV

表1- 2..1：中央地質調查所建置的 GPS 連續觀測站資料接收起始時間表。 ... 3

表2-2.1：GPS 移動站施測、督導與檢核時間表 ... 32

表2-3.1：精密水準測量施測與督導時間表 ... 39

表2-5.1：Bernese 5.0 與 5.2 版坐標輸出差異比較表。 ... 94

表5-1.1：南部地區 8 條斷層之幾何參數。 ... 148

表5-1.2：木屐寮-六甲斷層傾角及深度資料與文獻列表(胡植慶等，2016) ... 151

表5-1.3：新化斷層傾角及深度資料與文獻列表(胡植慶等，2016) ... 153

表5-1.4：潮州斷層幾何資料及文獻列表。 ... 166

表5-1.5：旗山斷層幾何資料及文獻列表。 ... 170

表5-2.1：斷層模擬初始值；斷層幾何與地質滑移速率(Shyu et al., 2016)。 .... 176

表5-2.2：以 2002-2016 年速度場模擬成果之各斷層滑移速率。。 ... 179

表5-2.3：以 2016-2019 年速度場模擬成果之各斷層滑移速率。。 ... 179

表5-3.1：圖 5-3.1 中所示斷層之幾何參數。 ... 190

表 5-3.2：各塊體對應之旋轉軸位置、角速度、角速度誤差及誤差橢圓之描述。 ... 197

表5-3.3：斷層之地質滑移速率約束值(Shyu et al., 2016)及平均滑移速率。 .... 197

表 5-4.1：斷層平均滑移速率。 ... 203

表5-5.1：本計畫 2002 至 2016 年加權平均斷層滑移虧損率。 ... 211

表5-5.2：本計畫 2016-2019 年斷層滑移虧損速率。 ... 212

表 5-5.3：本計畫 2002-2016 年測地斷層滑移虧損速率與過去測地斷層長期滑移速率比較表。 ... 213

表 5-5.4：本計畫 2002-2016 年測地斷層滑移虧損速率與長期滑移速率比較表。 ... 214

(10)

VI

圖目錄

圖1-2.1：中央地質調查所建立之活動斷層大地測量觀測網。 ... 4

圖1-2.2：ERS-1/2、EnviSAT C 波段影像升軌、降軌之框架（frame）與軌道（track）圖。 ... 5

圖1-2.3：ALOS 衛星影像於臺灣之升軌軌道涵蓋圖。 ... 6

圖1-2.4：Sentinel-1A 衛星影像於臺灣之升軌、降軌軌道涵蓋圖。 ... 7

圖1-4.1：臺灣地區水平方向相對於澎湖白沙站（S01R）分段時間段速度場分布情形。 ... 14

圖1-4.2：2002 年至 2018 全臺垂直速度場。 ... 15

圖1-4.3： ERS（1996/1~1999/7）衛星軌道（Track）461，像幅編號（Frame）3105 視衛星方向上年平均變動量（單位：mm/yr）。 ... 16

圖1-4.4：ALOS（2007/1~2011/3）衛星軌道 444、445 及 446，視衛星方向上年平均變動量（單位：mm/yr）。 ... 17

圖1-4.5：SENTINEL-1（2015/4~2018/8）升軌軌道 69，視衛星方向上年平均變動量（單位：mm/yr）。 ... 18

圖1-4.6：SENTINEL-1（2015/4~2018/8）降軌軌道 105，視衛星方向上年平均變動量（單位：mm/yr）。 ... 19

圖1-4.7：ENVISAT（2004/3~2008/6）衛星軌道 461，像幅編號 3105 視衛星方向上年平均變動量（單位：mm/yr）。 ... 20

圖1-4.8：BLOCKS 模型斷層模擬面總滑移速率。 ... 21

Figure 1-4.8: The total slip rates of BLOCKS model. ... 21

圖1-4.9：DEFNODE 模型的斷層長期滑移速率、滑移虧損率。 ... 22

圖1-4.10：基線應變模型的斷層滑移虧損率。 ... 23

圖2-1.1：MESN 測站資料接收度低於 80%。 ... 24

圖2-1.2：GS27 與 PUSN 測站資料受遮蔽與儀器運作異常影響時間序列。 ... 25

圖 2-1.3：整合歷史資料至 2019 年 09 月，並修正同震位移、震後位移、週期性變化及測站異常後，相對S01R 澎湖白沙站之水平年速度場。 ... 28

圖 2-1.4：整合歷史資料至 2019 年 09 月，並修正同震位移、週期性變化及測站異常後，相對S01R 澎湖白沙 S01R 測站之垂直年速度場。 ... 29

圖2-1.5：BIMO 測站資料受軌道參數轉換影響之時間序列。 ... 30

圖2-2.2：臺灣地殼變形監測網。 ... 33

圖2-2.2：2003-2019 年截至 9 月底 GPS 點位坐標殘差分布圖。 ... 34

圖2-2.3：2003-2019 年 GPS 點位均方根誤差分布圖。 ... 34

圖2-3.1：精密水準測量結果分析圖。 ... 36

圖2-3.2：新增與 GPS 連續站共點之精密水準測站分布圖。 ... 37

圖2-3.3：水準點位 2027 與連續站 GS09 之間序列比較。 ... 40

圖2-3.4：水準點位 0807 與連續站 TSHI 之間序列比較。 ... 40

圖2-3.5：水準點位 GB06 與連續站 YMSM 之間序列比較。 ... 41

圖2-3.6：水準點位 GA69 與連續站 GS10 之間序列比較。 ... 41

圖2-3.7：水準點位 GA78 與連續站 WUKU 之間序列比較。 ... 42

圖2-3.8：水準點位 5003 與連續站 S101 之間序列比較。 ... 42

圖2-3.9：水準點位 GB40 與連續站 YAME 之間序列比較。 ... 43

(11)

VII

圖2-3.10：水準點位 HCCA 與連續站 TNML 之時間序列比較。 ... 44

圖2-3.11：水準點位 T004 與連續站 GS03 之時間序列比較。 ... 44

圖2-3.12：水準點位 GB71 與連續站 GS14 之時間序列比較。 ... 45

圖2-3.13：水準點位 GD97 與連續站 PENL 之時間序列比較。 ... 45

圖2-3.14：水準點位 GD58 與連續站 GS92 之時間序列比較。 ... 46

圖2-3.15：中部地區 GPS 連續站 GS82 及精密水準測站 B283 周圍環境圖。 ... 47

圖2-3.16：水準點位 G896 與連續站 GS36 之時間序列比較。 ... 47

圖2-3.18：水準點位 G937 與連續站 LSB0 之時間序列比較。 ... 48

圖2-3.20：水準點位 T074 與連續站 WUFN 之時間序列比較。 ... 49

圖2-3.21：水準點位 GE89 與連續站 WFEN 之時間序列比較。 ... 50

圖2-3.22：水準點位 T005 與連續站 CAOT 之時間序列比較。 ... 50

圖2-3.23：水準點位 B238 與連續站 KZN1 之時間序列比較。 ... 50

圖2-3.24：水準點位 T075 與連續站 CAOT 之時間序列比較。 ... 51

圖2-3.25：水準點位 B280 與連續站 GS83 之時間序列比較。 ... 51

圖2-3.26：水準點位 G297 與連續站 VR03 之時間序列比較。 ... 52

圖2-3.27：水準點位 G776 與連續站 GS17 之間序列比較。 ... 53

圖2-3.28：水準點位 I088 與連續站 GS44 之時間序列比較 ... 54

圖2-3.29：水準點位 G374 與連續站 GS29 之時間序列比較 ... 55

圖2-3.30：水準點位 B299 與連續站 GS89 之時間序列比較。 ... 55

圖2-3.31：水準點位 TN04 與連續站 CKSV 之時間序列比較 ... 56

圖2-3.32：水準點位 TN04 與連續站 CK01 之時間序列比較 ... 56

圖2-3.34：水準點位 R016 與連續站 GS55 之時間序列比較。 ... 58

圖2-3.35：水準點位 G3027 與連續站 NEMN 之時間序列比較。 ... 59

圖2-3.36：水準點位 J105 與連續站 LIAN 之時間序列比較。 ... 59

圖2-3.38：水準點位 G526 與連續站 AKND 之時間序列比較。 ... 60

圖2-3.39：水準點位 GC85 與連續站 CLON 之間序列比較。 ... 61

圖2-3.40：水準點位 G670 與連續站 HENC 之時間序列比較。 ... 62

圖2-3.41：水準點位 Q014 與連續站 KDNM 之時間序列比較。 ... 63

圖2-3.43：水準點位 G971 與連續站 YENL 之時間序列比較。 ... 64

圖2-3.44：水準點位 G991 與連續站 FENP 之時間序列比較。 ... 65

圖2-3.45：水準點位 GA22 與連續站 JSUI 之時間序列比較。 ... 66

圖2-3.46：水準點位 A086 與連續站 FUGN 之時間序列比較。 ... 67

圖2-3.47：水準點位 GG78 與連續站 GS72 之時間序列比。 ... 68

圖2-4.1：臺北地區 GPS 連續及移動測站分布情形。 ... 69

圖2-4.2：臺北地區相對於澎湖白沙站（S01R）之 GPS 水平速度場 ... 70

圖2-4.3：臺北地區相對於澎湖白沙站（S01R）之 GPS 垂直速度場。 ... 70

圖2-4.4：桃竹苗地區 GPS 連續及移動測站分布情形 ... 71

圖2-4.5：桃竹苗地區相對於澎湖白沙站（S01R）之 GPS 水平方向速度場 ... 72 圖2-4.6：桃竹苗地區相對於澎湖白沙站（S01R）2002~2019 年垂直方向速度場。

(12)

VIII

... 73

圖2-4.7：中部地區 GPS 連續及移動測站分布情形。 ... 74

圖2-4.8：中部地區相對於澎湖白沙站（S01R）之 GPS 水平方向速度場。 ... 75

圖2-4.9：中部地區相對於 S01R 測站之垂直方向速度場。 ... 75

圖2-4.10：嘉南地區 GPS 連續及移動測站分布情形。 ... 76

圖2-4.11：嘉南地區相對於澎湖白沙站（S01R）之 GPS 水平方向速度場。 .... 77

圖2-4.12：嘉南地區相對於澎湖白沙站（S01R）垂直方向速度場。 ... 78

圖2-4.13：高屏地區 GPS 連續及移動測站分布情形。 ... 79

圖2-4.14：高屏地區相對於澎湖白沙站（S01R）之 GPS 水平方向速度場。 .... 80

圖2-4.15：高屏地區相對於澎湖白沙站（S01R）垂直方向速度場。 ... 80

圖2-4.16：恆春地區 GPS 連續及移動測站分布情形 ... 81

圖2-4.17：恆春地區相對於澎湖白沙站（S01R）之 GPS 水平方向速度場。 .... 82

圖2-4.18：恆春地區相對於澎湖白沙站（S01R）2002~2019 年之 GPS 垂直方向速度場。 ... 83

圖2-4.19：花東地區 GPS 連續及移動測站分布情形。 ... 84

圖2-4.20：東部地區相對於澎湖白沙站（S01R）之 GPS 水平方向速度場。 .... 85

圖2-4.21：東部地區相對於澎湖白沙站（S01R）之 GPS 垂直方向速度場。 .... 86

圖2-4.22：臺灣地區水平方向相對於澎湖白沙站（S01R）分段時間段速度場分布情形。 ... 89

圖2-4.23：2002 年至 2018 全臺垂直速度場。 ... 91

圖2-5.1：單頻站與約制站空間分布圖。 ... 93

圖2-5.2：相同設定下測站 0602 之時間序列圖。 ... 95

圖2-5.3：相對於測站 GS74 之單頻站 0604 坐標時間序列。 ... 97

圖2-5.7：最大觀測量基線解算策略之殘差分布圖。 ... 99

圖2-5.8：強制固定測站基線解算策略之殘差分布圖。 ... 99

圖2-5.13：2018 至 2019 年水平速度場。 ... 103

圖3.1：本團隊研究南部地區地殼變形使用 SAR 影像圖資示意圖。 ... 105

圖3-1.1：ERS（1995/4~1999/9）衛星軌道（Track）232，像幅編號（Frame）3141、 3159 及衛星軌道 461，像幅編號 3159 視衛星方向上年平均變動量（單位： mm/yr）。 ... 107

圖3-1.2：ERS 影像的永久散射點與連續 GPS 測站視衛星方向變形量的相關性。 ... 108

圖3-1.3：ENVISAT（2004/6~2008/9）衛星軌道 232，像幅編號 3141、3159 及衛星軌道 461，像幅編號 3159 視衛星方向上年平均變動量（單位：mm/yr）。 ... 110

圖 3-1.4：ENVISAT 影像的永久散射點與連續 GPS 測站視衛星方向變形量的相關性。 ... 111 圖 3-1.5：ALOS（2007/1~2011/3）衛星軌道 447，像幅編號 430、440 及 450 及

(13)

IX

衛星軌道 446，像幅編號 430 及 440 視衛星方向上年平均變動量（單位：

mm/yr）。 ... 113

圖3-1.6：ALOS 影像的永久散射點與連續 GPS 測站視衛星方向變形量的相關性。 ... 114

圖3-1.7：SENTINEL-1 升軌影像（2015/10~2019/9）視衛星方向上年平均變動量（單位：mm/yr）。 ... 116

圖 3-1.8：SENTINEL-1 降軌影像（2015/4~2019/9）視衛星方向上年平均變動量（單位：mm/yr）。 ... 117

圖3-1.9：SENTINEL-1 升軌影像（左圖）及降軌影像（右圖）的永久散射點與連續GPS 測站視衛星方向變形量的相關性。 ... 118

圖3-1.10：SENTINEL-1 東西方向年平均變動量（單位：mm/yr）。 ... 119

圖3-1.11：SENTINEL-1 垂直方向年平均變動量（單位：mm/yr）。 ... 120

圖3-2.1：ERS（1996/1 ~ 1999/7）時期及 ALOS（2007/1 ~ 2011/3）時期之 PSInSAR 與GPS 時間序列比較圖。 ... 122

圖3-3.1：SENTINEL-1（asc: 2015/10~2019/9; des: 2015/4~2019/9）時期之 PSInSAR 與GPS 測站新化（S106）時間序列比較圖。 ... 123

圖3-3.2：SENTINEL-1（asc: 2015/10~2019/9; des: 2015/4~2019/9）時期之 PSInSAR 與GPS 測站龍崎(LNCH)時間序列比較圖。 ... 124

圖3-3.3：SENTINEL-1（asc: 2015/10~2019/9; des: 2015/4~2019/9）時期 GPS 測站 GS42 相對於 GS43 及其周圍 500 公尺永久散射點平均時間序列。 ... 125

圖3-3.4：SENTINEL-1（asc: 2015/10~2019/9; des: 2015/4~2019/9）時期 GPS 測站 S106 相對於 GS29 及其周圍 500 公尺永久散射點平均時間序列。 ... 126

圖3-3.5：SENTINEL-1（asc: 2015/10~2019/9; des: 2015/4~2019/9）時期 GPS 測站 GS31 相對於 GS30 及其周圍 500 公尺永久散射點平均時間序列。 ... 127

圖3-3.6：SENTINEL-1（asc: 2015/10~2019/9; des: 2015/4~2019/9）時期 GPS 測站 LIKN 相對於 AKND 及其周圍 500 公尺永久散射點平均時間序列。 ... 128

圖4-1.1：南部地區相對於澎湖白沙站（S01R）之 GPS 水平方向速度場 ... 130

圖4-1.2：南部地區相對於澎湖白沙站（S01R）垂直方向速度場。 ... 131

圖4-2.1：臺灣南部 PS-InSAR 速度場資料，顏色條帶的單位為 mm/yr。 ... 133

圖4-2.2：(a)，參考區域內包含的資料點；(b)，經過一維率波後的資料點顏色條帶的單位為mm/yr；(c) 參考區域內資料的半方差圖。 ... 134

圖 4-2.3：PS-InSAR 資料在減點後的結果，依據減點後的 LOS 速度值在區塊中上色。 ... 135

圖4-2.4：圓點為減點後的資料點，與其 LOS 速度值；三角形圖案為 GPS 速度場合成至LOS 方向後的速度場。 ... 136

圖4-3.1：臺灣西南部地區應變場圖。 ... 139

圖4-3.2：臺灣西南部地區剪應變場圖。 ... 140

圖4-3.3：臺灣西南部地區之旋轉率分佈圖。 ... 140

圖4-4.1：中央地質調查所五萬分之一區域地質圖之旗山圖幅（林啟文，2013）。 ... 143

圖 4-4.2：GPS 速度場套疊在 20 米數值高程，顏色表示 GPS 速度場內差所得之速度變化。 ... 144

圖 4-4.3：PS-InSAR 視衛星方向速度場套疊在 20 米數值高程，顏色表示視衛星方向速度場。 ... 145

(14)

X

圖 4-4.4：跨越車瓜林斷層西南端延伸段可能的斷層跡位置和右昌斷層的速度場

變化剖面。 ... 147

圖5-1.1：台南地區構造剖面及地震深度剖面。。 ... 150

圖5-1.2：木屐寮-六甲斷層幾何面破裂模式。 ... 150

圖5-1.3：新化斷層淺層震測資料（林啟文等，2007）。 ... 152

圖5-1.4：1900~2015 年新化斷層地震分布及深度分布剖面。 ... 153

圖5-1.5：新化斷層幾何面破裂模式。 ... 153

圖5-1.6：台南地區區域地質圖及震測剖面圖。(a)台南地區區域地質圖，(b) 反射震測D5 剖面(Le Béon et al. 2019)。 ... 154

圖5-1.7：跨台南台地地質剖面圖。(a)台南地區鑽井位置及剖面圖位置，(b)跨後甲里斷層129 地質剖面(Le Béon et al. 2019)。 ... 155

圖5-1.8：後甲里斷層幾何面破裂模式。 ... 155

圖5-1.9：地調所新化地質圖幅地質剖面圖（修改自何信昌等，2005）。 ... 156

圖5-1.10：左鎮斷層淺層震測資料（陳延宗，2007）。 ... 157

圖5-1.11：1900~2015 年左鎮斷層地震分布及深度分布剖面。 ... 157

圖5-1.12：左鎮斷層幾何面破裂模式。 ... 157

圖 5-1.13：上圖，小崗山斷層條帶地質圖；下圖，08P-HKS-AL-1 震測剖面（林啟文等，2009；陳文山等，2010）。 ... 159

圖5-1.14：小崗山斷層鑽井資料（陳文山等，2010）。 ... 160

圖5-1.15：潮州斷層及西側分支斷層構造分布圖。 ... 162

圖5-1.16：潮州地區震測剖面及地下構造解釋。 ... 162

圖5-1.17：B-B’構造地質剖面（Wiltschko et al., 2010）。 ... 163

圖5-1.18：西南部地區平衡剖面圖（陳文山等，2011）。 ... 163

圖5-1.19：臺灣南部速度構造剖面及重定位地震分布。 ... 164

圖 5-1.20：（a）地震、震源機制解及剖面線分布圖（b）剖面 7 及剖面 9 之地震深度分布及震源機制，CF 為潮州斷層（c）剖面 7、剖面 8 及剖面 9 之地震深度分布及地層速度構造剖面圖（Wu et al., 2014）。 ... 165

圖 5-1.21：臺灣西南部地區 Line 27 及 Line 28 平衡剖面（黃旭燦等，2004）。 ... 168

圖5-1.22：西南部地區地質剖面圖（洪日豪，2006）。 ... 168

圖5-1.23：B-B’構造地質剖面（Wiltschko et al., 2010）。 ... 169

圖5-1.24：西南部地區平衡剖面圖（陳文山等，2011）。 ... 169

圖5-1.25：西南部地區速度構造剖面圖（陳文山，2016）。 ... 170

圖5-1.26：南部斷層幾何形貌設定。 ... 172

圖5-2.1：斷層模擬初始值。 ... 174

圖5-2.2：斷層模擬初始值。 ... 175

圖5-2.3：2002-2016 年傾向滑移速率模擬成果。 ... 180

圖5-2.4：2016-2019 年傾向滑移速率模擬成果。 ... 180

圖5-2.5：2002-2016 年走向滑移速率模擬成果。 ... 181

圖5-2.6：2016-2019 年走向滑移速率模擬成果。 ... 181

圖5-2.7：2002-2016 年斷層模擬成果之滑移速率。 ... 182

圖5-2.8：2016-2019 年斷層模擬成果之滑移速率。 ... 182

圖5-2.9：2002-2016 年地表速度場正演模擬成果 ... 184

圖5-2.10：2016-2019 年地表速度場正演模擬成果。 ... 185

(15)

XI

圖 5-3.1：(a)臺灣南部三維塊體模型及活動斷層分布。 (b)從 2002 至 2015 年底

的GPS 資料所觀測到的平均水平速度場。 ... 189

圖5-3.2：(a)最佳塊體旋轉模型中，各塊體 Euler pole 所在的位置（黑點）及誤差範圍（黑色橢圓）。（b）最佳塊體旋轉模型中，各塊體以其 Euler pole 為軸的旋轉角速度。 ... 193

圖 5-3.3：（a）推求的斷層長期滑移速率。 (b)各斷層面的鎖定係數(coupling coefficient)分布。（c）各斷層面的滑移虧損率。 ... 194

圖5-3.4：（a）GPS 觀測速度場。（b）最佳塊體模型所預估的地表速度場。（c）模型預估的殘差值，為觀測速度場扣除模型預估速度場之值。 ... 195

圖5-3.5：各塊體內之內部形變應變大小。 ... 196

圖5-4.1：斷層錯位模型之斷層幾何參數示意圖。 ... 200

圖5-4.2：臺灣南部地區 GPS 連續站、移動站相對於測站 S01R 為之水平速度場。 ... 204

圖 5-4.3：模型一使用 2002-2016 年水平速度場之模型觀測值、計算值與殘差值結果。（a）水平速度場觀測值。（b）水平速度場計算值。（c）水平速度場殘差。 ... 205

圖 5-4.4：模型一使用 2002-2016 年水平速度場之南部地區斷層滑移虧損率分布圖。 ... 206

圖 5-4.5：模型一使用 2002-2016 年水平速度場之南部地區斷層滑移虧損率分布圖。 ... 206

圖 5-4.6：模型二使用 2016-2019 年水平速度場之模型觀測值、計算值與殘差值結果。（a）水平速度場觀測值。（b）水平速度場計算值。（c）水平速度場殘差。 ... 207

圖 5-4.7：模型二使用 2016-2019 年水平速度場之南部地區斷層滑移虧損率分布圖。 ... 208

圖 5-4.8：模型二使用 2016-2019 年水平速度場之南部地區斷層滑移虧損率分布圖。 ... 208

圖5-5.1：本計畫 2002 至 2016 年加權平均斷層滑移虧損率，對應表 5-5.1。 . 210 圖5-5.2：本計畫 2016-2019 年斷層滑移虧損速率。 ... 212

圖 5-5.3：本計畫 2002-2016 年測地斷層滑移虧損速率與過去測地斷層滑移速率比較圖。 ... 213

圖 5-5.4：本計畫 2002-2016 年測地斷層滑移虧損速率與長期滑移速率比較圖。 ... 214

圖6-1.1：中央氣象局 20190418 地震事件報告 ... 217

圖6-1.2：中央氣象局 20190418 花蓮地震事件，震源機制解求解型態與地震波反演之擬合結果。 ... 218

圖6-2.1：臺灣東部地區地質圖（Chang et al., 2001）。 ... 219

圖6-2.2：1951 年花蓮台東地震序列與 2003 年成功地震震央分布圖。 ... 221

圖6-3.1：測站 TUNM 與 PEPU 每日解時間序列。。 ... 222

圖6-3.2：花蓮秀林鄉地震 GPS 同震位移，地震機制解為氣象局公布之地震斷層機制解。 ... 223

圖6-3.3：花蓮地震 Sentinel-1 衛星同震地表視衛星方向變形場。 ... 225

圖6-4.1：2018 年與 2019 年花蓮地震餘震分布。 ... 227

圖6-4.2：2019 年花蓮地震斷層模型擬合結果。 ... 228

(16)

XII

表A：預期進度甘梯圖（Gantt Chart）：計畫進度控制及檢討之依據。

Table A：Gantt Chart of expected progress.

計畫名稱：斷層活動性觀測研究第四階段-地表變形觀測資料處理分析與斷層模型反演評估（3/4）

月次

工作項目

第 1 月

第 2 月

第 3 月

第 4 月

第 5 月

第 6 月

第 7 月

第 8 月

第 9 月

第 10 月

第 11 月

第 12 月

備註

第一季查核點第二季查核點

期中報告第三季查核點

期末報告第四季查核點

GPS 移動站及單頻站資料檢核及分析

(由成大工作團隊負責) GPS 及水準測量規劃、督導

(由成大工作團隊負責) 南部地區斷層之斷層幾何參數

(由成大工作團隊負責) GPS 連續站資料檢核、計算及時序分析

解算

(由臺大工作團隊負責) PSInSAR 衛星影像分析 (由臺大工作團隊負責)

整合並綜合分析觀測資料 (由成大工作團隊負責)

預定進度（累積數） ⁵

% 10

% 20

% 30

% 40

% 50

% 60

% 70

% 80

% 90

% 95

% 100

%

(17)

XIII

表B：預期進度查核點（Check Point）：計畫進度控制及檢討之依據。

Table A：Check point of expected progress

序號 查核點

請詳填交付項目 預定達成日期 完成狀態

1

（第一季查核點）

1. 修正後之契約書與工作計畫書

2. 第一期款請款收據 3. 工作進度報告表

a. GPS 及水準資料查核 12-1 月

b. GPS 連續站計算及時序分析 11-1 月

c. 彙整以往PS-InSAR 成果資料

三月三十一日契約書與工作計畫書修正，第一期請款(金額)。

2

（第二季查核點）

1.工作進度報告表

a. GPS 移動站、單頻站及水準資料查核 2-4 月

b. GPS 連續站計算及時序分析 2-4 月

c. 處理連續GPS 站周圍 PS 點之時間序列

六月三十日第二季工作進度報告與繳交文件

3

（期中報告）

1. 工作進度報告表 2. 期中報告書面資料 3. 期中報告簡報資料 4. 會計報表

5. 第二期款請款收據

七月三十一日期中報告書面資料、會議記錄與委員意見辦理狀況、第二期請款(金額)

4

（第三季查核點）

a. GPS 移動站、單頻及水準資料查核 5-7 月

b. GPS 連續站計算及時序分析至 5-7 月

c. 處理 PSInSAR 時間序列分析

九月三十日第三季工作進度報告與繳交文件

5

（期末報告）

a. GPS 移動站、單頻站及水準資料 8-9 月查核及分析 b. GPS 連續站計算及時序分析 8-9 月

c. 彙整南部地區活動斷層

十一月三十日期末報告書面資料、會議記錄與委員意見辦理狀況

(18)

XIV

及潛在活動構造之斷層幾何參數各活動斷層的滑移虧損率

d. 綜合分析觀測資料 2.期末報告書面資料初稿

6

（第四季查核點，驗收）

1. 正式研究成果報告書 30 份 2. 正式研究成果報告書電子檔 10

份

3. 會計報表 4. 尾款請款收據

十二月三十一日

清點所有交付項目與教育訓練等契約承諾、尾款請款(金額)

查核點共計六個請標示於甘梯圖上（包括以季為單位之工作進度報告表、期中簡報及期末簡報）。

本欄內文字僅為範例，可依據個案狀況酌予修正內容。

(19)

XV

表C：期末須交付之各項工作項目。

Table C：Final report content

工作項目章節

測量外業督導與檢核

1. 在測量外業督導部分，GPS 移動站測量全臺灣分為 8 個地區，每區抽樣督導 5 點；水準測量每條測線抽樣督導1 測段，共計 42 測段。以上數據以 2019 年度測量公司承辦之業務範圍為準。

2. 在測量外業檢核部分，抽樣 GPS 移動站分區測量數量10%（小數點以下四捨五入）進行檢核測量，

並針對 GPS 移動站測量成果與抽測結果進行基線差檢核及水準測量成果閉合差檢核。

2-2

連續 GPS 觀測站資料解算分析

1. 整合並處理地調所設置及與其它單位交換之連續 GPS 觀測站資料（視實際交換所得資料而定），進行資料檢核、坐標解算及時序分析，獲得地表水平與垂直速度場，並提供週期性變化結果（以超過兩年以上之資料做分析）。

2-1

移動式GPS、精密水準測量及單頻 GPS 觀測網成果解算分析

1. 2019 年 GPS 移動站與精密水準測量成果解算誤差及成果分析。

2. 完成全台 GPS 移動站與精密水準資料之時序分析，提供全台不同時期之加密水平與垂直速度場。

3. 解算西南部地區單頻 GPS 觀測網之成果與精度，

並評估其取代GPS 移動站之可行性。

2-3 2-4

南部地區雷達影像分析

1. 利用分析之 PS-InSAR 成果資料，評估地調所公布活動斷層活動性或潛在活動構造活動性。並配合規劃區域，利用PS-InSAR 技術時間序列分析活動斷層活動度及鄰近地殼變形資訊。（規劃區域與委託機關溝通協調後決定）。

第三章

南部地區地表速度場分析與斷層參數求解

1. 整合 GPS 連續站、移動站及精密水準測量資料，求得區域性不同時期之三維變形資訊。

2. 南部地區應變速率場之推求。

3. 提供至少三種不同模型，使用斷層潛勢分析計畫提供之斷層幾何，反演斷層滑移虧損率及最佳斷層幾何參數等資訊。

4. 分析活動斷層地質敏感區之活動特性，提供中央地質調查所劃設建議。

第四章第五章

陸地上規模大於 6 的地震事件分析成果報告

1. 陸地上規模大於 6 的地震事件分析成果報告（成功大學及臺灣大學工作團隊負責）利用單點定位技術

（PPP）發展連續 GPS 近即時觀測，針對陸地上規模大於 6 的地震事件，在一週內完成連續 GPS 速度場之解算工作（包含地調所提供之 GPS 連續觀測站高頻資料），並配合地調所測量外業等資料

（GPS 移動站及精密水準測量），在完成所有觀測工作3 週內提出分析成果報告。本年度計畫工作中，

若截至期末簡報前仍無規模大於 6 的陸域地震事

第六章

(20)

XVI

件，本團隊會提供本年度重要地震事件之分析成果。

臺灣西南部地區單頻GPS 觀測網成果分析。 2-5

舉辦至少一場數日之GPS 單頻解算與分析實務教育訓練。

附錄10 (報告書光碟) 提供成果報告書內圖片「300dpi 以上清晰圖檔(電子檔)」以及計畫參與人員

運用計畫執行成果發表之相關著作電子檔。

附錄10 (報告書光碟) 成果報告書30 份、光碟片 10 份。

(21)

XVII

摘要

本計畫分析臺灣全島近十數年來的 GPS 連續站、GPS 移動站、精密水準測線及PS-InSAR 資料，提供全臺地表速度場，接著透過斷層模型之建立，推估斷層短期滑移速率及滑移虧損率等資訊。今年度計畫主要執行重點地區為臺灣南部地區之活動斷層及潛在活動構造。在 GPS 連續站資料處理方面，本計畫解算全臺近500 站連續全球定位系統測站，資料累積至 2019 年 9 月。此外，本年度至 11 月底為止，GPS 移動站部分共完成 761 站的施測，精密水準則完成共計 30 條主線測線及12 條水準副線側線之施測。本報告解算累積歷史資料至今之平均速度場結果與過去長期解算結果比較並無重大差異。PSInSAR 工作除彙整臺灣南部地區過去的成果外，另加入分析自2015 年 4 月開始至 2019 年 9 月的 Sentinel- 1 影像，利用超過 100 張的升軌及降軌干涉圖得到臺灣南部地區大面積的地表變型速度場，並且在時間序列方面，其與 GPS 良好的關連性可以提供近期地殼變形的時空分佈。在斷層模型建置方面，本期研究以臺灣南部地區的8 條活動斷層作為塊體邊界斷層，以BLOCKS、DEFNODE 與 Baseline Inversion Model 等三個模型計算各斷層的加權平均滑移虧損速率，木屐寮-六甲斷層為 3.3 mm/yr，新化斷層為8.9 mm/yr，後甲里斷層為 2.4 mm/yr，左鎮斷層為 3.1 mm/yr，小崗山斷層為9.3 mm/yr，旗山斷層為 6.0 mm/yr，潮州斷層為 3.3 mm/yr，恆春斷層為 9.9 mm/yr。然而臺灣南部的斷層滑移虧損速率的估算值有很大的不確定性，可能和臺灣南部具有非彈性變形的構造活動有關。此外，採用不同斷層模型的結果來進行交互比對是必要的，因為測地滑移速率的計算結果和斷層模型的假設高度相關。最後，本計畫同時也求解2019 年 4 月 18 日規模 6.1 花蓮近海地震之地表同震位移場與震源模型。

關鍵詞：全球衛星定位系統、精密水準、PS-InSAR、斷層模型

(22)

XVIII

Abstract

We analyze the geodetic data from the island-wide continuous and campaign GPS network, precise leveling lines and PS-InSAR to provide the surface velocity field in this project. We also invert the surface velocities to estimate the short-term fault slip rate, slip rate deficit and optimized fault geometry parameters by adopting the fault models. The main target area in this year is southern Taiwan. By the September of 2019, the daily solutions and time series from 500 continuous GPS stations were calculated.

By the November of 2019, 761 surveyed-mode GPS stations and 42 leveling routes were re-surveyed. As a result, the velocity field shows a similar trend with the previous one. In the work of PS-InSAR (Permanent Scatterer Interferometric Synthetic Aperture Radar), more than 100 ascending and descending interferograms were acquired from the Sentinel-1 SAR images (April 2015 - September 2019) adopted additionally in this project. The good correlation between GPS and ERS result can provide temporal and spatial deformation pattern in early stages. The horizontal and vertical velocity fields from 2002 to 2016 was inverted by the BLOCKS, the DEFNODE and the baseline inversion models for estimating slip deficit rate on each active fault in southern Taiwan.

The results show that the weighted average slip deficit rate of Liuchia-Muchiliao fault is 3.3 mm/yr; Hsinhua fault is 8.9 mm/yr, Houchiali fault is 2.4 mm/yr; Zuozhen fault is 3.2 mm/yr; Hsiaokangshan fault is 9.2 mm/yr; Chishan fault is 5.9 mm/yr; Chaochou fault is 4.5 mm/yr and Hengchun fault is 10.0 mm/yr. However, the reliability of slip deficit rates in southern Taiwan is low, may caused by the inelastic deformation which is not related to fault motion. In addition, it is necessary to evaluate geodetic slip deficit rates using different models because the result is highly model dependent. Finally, we also estimated the coseismic displacements and the coseismic source model of 2019 ML

6.1 Hualien offshore earthquake.

KEYWORDS: GPS, precise leveling, PS-InSAR, fault model

(23)

203

第一章、緒論

1-1 計畫整體概述

發生於2011 年 3 月 11 日 Mw 9.0 日本宮城外海地震，提醒我們兩件重要的事情：（1）辨識已知與未知高發震潛勢構造的位置及（2）評估其所蘊含之地震潛能。這些高發震潛勢構造不一定會通過主要城市，然其引發之重大地震卻會對周遭城市造成慘重之災情，因此瞭解活動斷層現今之活動性及分析潛在孕震斷層的潛勢評估是地震與活動斷層危害度評估的重要參考數據。此外，由於臺灣地區都市化程度的日益升高，未來因斷層潛移活動直接導致之建物破壞與經濟損失，以及斷層鎖定所引起的地震災損可能更為嚴重。故對於活動斷層的加強調查與持續性觀測，以及瞭解活動斷層的運動特性與危害度分析就顯得非常急迫與重要。

經濟部中央地質調查所於民國 91–95 年「地震地質調查及活動斷層資料庫建置」計畫中，逐年在臺灣陸上活動斷層帶設置全球定位系統（Global Positioning System，簡稱 GPS）監測網與精密水準測線。於民國 96–99 年「地震地質與地變動潛勢分析」計畫中，除了逐步累積GPS 與精密水準之觀測成果，並開始嘗試各種斷層模型建置之測試，試圖藉由斷層模型來擷取地表變形資訊所顯示之斷層運動特性。在民國98–101 年「斷層活動性觀測研究第二階段–斷層監測與潛勢分析研究」與民國 102–105 年「斷層活動性觀測研究第三階段–斷層整合性觀測與潛勢分析」計畫中，已完成86 站 GPS 連續站（表1-2.1）、773 站 GPS 移動站及 42 條精密水準路線（含 29 條長測線及 13 條短測線）之設置（圖 1-

2.1），並藉由高精度的GPS 與水準觀測數據分析，瞭解各斷層於間震、同震以

及震後的變形型態變化，進一步計算出間震期的斷層滑移速率與同震及震後的斷層面滑移特性。另外，PS-InSAR 衛星影像分析技術也在這一時期之計畫工作中被引進（圖1-2.2與圖1-2.4），可針對大範圍的地表地形變化進行觀測，快速地獲得大區域面狀之地殼變形資訊。因此經由過去近十年之大地測量監測資料，

我們觀測到包含東部縱谷、宜蘭平原及臺灣西南部等數個在臺灣可能存在高發震潛能構造之區域。

另一方面，在民國98–101 年之「斷層活動性觀測研究第二階段–斷層監測

(24)

2

與潛勢分析研究」計畫中，特別針對臺灣 8 條活動斷層（瑞穗斷層、車籠埔斷層、山腳斷層、新城斷層、六甲斷層、木屐寮斷層、池上斷層和小岡山斷層）嘗試進行斷層活動度及地震潛能分析，逐步研究詳細的斷層參數並評估其地震發生機率。在民國 102–105 年「斷層活動性觀測研究第三階段–斷層整合性觀測與潛勢分析」計畫中，透過蒐集與分析地調所及國內既有之 33 條活動斷層資料，並參考日本地震研究推進本計畫及美國加州之經驗方法，將各孕震構造之活動特性予以統計數量化，以製作臺灣地區第一版之斷層活動潛勢圖。然而在此工作中，並未很好的將大地測量監測資料引用至此斷層活動潛勢分析工作中。

因此，在本階段之工作中，將試圖找到合適之方法將大地測量監測資料引用至斷層活動潛勢分析的工作中。

1-2 研究目的

本階段「斷層活動性觀測研究第四階段–地表變形觀測資料處理分析與斷層模型反演評估」計畫的研究目的，（1）將著重在活動斷層模型的建置工作上，

利用近十數年來的地表變形觀測結果，同時針對活動斷層及潛在的活動構造，

採用三種以上的斷層模型進行參數反演，推估斷層短期滑移速率或滑移虧損率等資訊，並結合民國102–105 年「斷層活動性觀測研究第三階段–斷層整合性觀測與潛勢分析」計畫與後續計畫中所提出的斷層幾何參數進行評估，找出最佳的斷層幾何參數組合結果，其相關結果也將納入斷層潛勢分析計畫整體評估，

作為製作臺灣活動斷層潛勢圖的重要參考依據。此外，（2）由於過去礙於大地測量資料蒐集時間長度之不足，特別是GPS 移動站資料，難以對垂直速度場有足夠的解析能力，然而在蒐集近十數年的大地測量監測資料後，本階段計畫除持續分析中央地質調查所活動斷層觀測網之資料外，還將進一步解析這些數量龐大的大地測量監測資料，嘗試建立臺灣地區三維地表速度場之時空變化，並檢核其精度。（3）本階段計畫另嘗試利用單點定位技術（PPP）發展連續 GPS 近即時資料解算技術，針對陸地上規模大於6 的地震事件，在一週內完成連續 GPS 同震位移場之解算工作。

(25)

3

表1- 2..1：中央地質調查所建置的 GPS 連續觀測站資料接收起始時間表。

Table 1-2.1: Time preiod of continuous GPS stations set up by Central Geological Survey.

測站

代碼測站名稱接收起

始時間

測站

代碼測站名稱接收起始

時間

GS01 地調所 2002/06/17 GS48 警光山莊 2009/04/01

GS02 新竹高工(2015.08.17 廢站) 2004/10/21 GS49 馬赫坡民宿 2009/04/01

GS03 工研院 2004/10/19 GS50 蔡宅 2009/03/25

GS04 大埔美農場

(2009.11.11 廢站) 2004.10.16 GS51 杉林國小 2009/12/18

GS05 半天寮淨水廠 2004/10/21 GS52 新發國小 2009/12/18

GS06 民和國中 2004/10/21 GS53 星星兒的家 2009/12/19

GS07 培英國小 2004/10/21 GS54 大洲國中(2013.7.12 廢站) 2009/12/15

GS08 興華國小 2005/08/15 GS55 舊寮國小 2009/12/11

GS09 大鵬國小 2005/08/16 GS56 瑪家國中 2009/12/14

GS10 竹圍國中 2005/09/06 GS57 石門國小(2016.12.27 廢

站) 2009/12/15

GS11 北投國小 2005/08/15 GS58 高士國小 2009/12/14

GS12 樂善國小(2018.3.8 廢站) 2005/09/06 GS59 車城國小射寮分校 2009/12/17

GS13 國光國小 2005/08/16 GS60 永港國小 2009/12/18

GS14 西門國小 2005/09/13 GS61 梅花國小 2010/10/06

GS15 雙溪國小 2005/09/13 GS62 新樂國小 2010/09/20

GS16 寶山水庫 2005/09/13 GS63 太興國小 2010/09/24

GS17 太平國小 2005/09/14 GS64 里佳國小 2010/09/28

GS18 嘉義農業試所 2005/09/14 GS65 茶山國小(2011.7.28 廢站) 2010/10/14

GS19 保長國小(2012.5.25 廢站) 2006/07/12 GS66 達邦 2010/09/28

GS20 龜山島 2006/08/04 GS67 新美國小 2010/09/28

GS21 大嘉國小 2006/06/10 GS68 三和國小 2010/12/17

GS22 快官交流道 2006/06/10 GS69 樹林垃圾掩埋場 2011/09/22

GS23 五光國小 2006/05/30 GS70 玉田國小 2011/09/23

GS24 文祥國小 2006/05/30 GS71 大隱國小 2011/09/22

GS25 寶山國小 2006/05/31 GS72 利澤國中 2011/09/22

GS26 名崗國小 2006/05/31 GS73 新光國小 2012/11/02

GS27 彰化農場 2006/05/31 GS74 內門國小 2012/11/02

GS28 中崙加壓站 2006/06/17 GS75 旗美高中 2012/10/31

GS29 潭頂自來水廠 2006/06/16 GS76 新興國小 2012/11/02

GS30 大橋國小 2006/06/25 GS77 深水國小 2012/11/14

GS31 西勢國小 2006/06/17 GS78 溪洲國小 2013/10/22

GS32 虎頭埤風景區 2006/06/23 GS79 中路國小 2013/10/16

GS33 永華國小 2006/06/22 GS80 田寮國中 2013/10/16

GS34 成大航太試驗場 2006/06/24 GS81 嘉興國中 2013/10/16

GS35 南沙崙農場 2006/06/24 GS82 卓蘭實驗高中 2014/12/16

GS36 德化國小 2006/10/21 GS83 土城國小 2014/12/22

GS37 泰安服務區 2006/10/25 GS84 水里國中 2014/12/17

GS38 清水服務區 2006/10/21 GS85 水泉國小龍泉分校 2015/01/08

GS39 龍井國小 2006/10/21 GS86 水美國小 2015/09/15

GS40 龍峰國小(2016.11.7 廢站) 2006/10/21 GS87 水源國小 2015/09/08

GS41 竹門國小 2007/11/23 GS88 那拔國小 2015/09/14

GS42 東原國中 2007/11/23 GS89 新化國中 2015/09/14

GS43 果毅國小 2007/11/27 GS90 新埔工作站 2016/09/02

GS44 六甲國小湖東分校 2007/11/30 GS91 香山高中 2016/09/02

GS45 霧台鄉公所 2009/01/05 GS92 獅潭國中 2016/09/05

GS46 來義國小 2009/01/06 GS93 七星山 2017/01/01

GS47 台電南展館

(2013.7.25 廢站) 2009/01/05 GS94 中湖 2017/12/28

GS95 八煙 2017/12/28

(26)

4

圖1-2.1：中央地質調查所建立之活動斷層大地測量觀測網。包含86 站 GPS 連續站、773 站 GPS

移動站以及42 條精密水準測線。

Figure 1-2.1: Active fault geodetic observation network of CGS, including 86 continuous GPS stations, 773 campaign-mode GPS stations and 42 pricise leveling routes.

(27)

5

圖1-2.2：ERS-1/2、EnviSAT C 波段影像升軌、降軌之框架（frame）與軌道（track）圖。每一張影像之涵蓋面積約為110 km × 110 km。

Figure 1-2.2: Frames and tracks of ascending and descending orbits of ERS-1/2 (C-band) and EnviSAT (C-band) satellite images. Area of SAR image is about 110 km × 110 km per frame.

(28)

6

圖1-2.3：ALOS 衛星影像於臺灣之升軌軌道涵蓋圖。

Figure 1-2.3: Ascending tracks of ALOS satellite images.

(29)

7

圖1-2.4：Sentinel-1A 衛星影像於臺灣之升軌、降軌軌道涵蓋圖。

Figure 1-2.4: Ascending and descending tracks of Sentinel-1A satellite images.

(30)

8

1-3 本年度工作概述

1. 測量外業督導與檢核（成功大學工作團隊負責）

a. 在測量外業督導部分，GPS 移動站測量全臺灣分為 8 個地區，每區抽樣督導5 點；水準測量每條測線抽樣督導 1 測段。以上數據以各年度測量公司承辦之業務範圍為準。

b. 在測量外業檢核部分，抽樣 GPS 移動站分區測量數量 10%（小數點以下四捨五入）進行檢核測量，並針對GPS 移動站測量成果與抽測結果進行基線差檢核及水準測量成果閉合差檢核。

2. 連續 GPS 觀測站資料解算分析（臺灣大學工作團隊負責）

處理地調所設置及與其它單位交換之連續 GPS 觀測站資料（視實際交換所得資料而定），進行資料檢核、坐標解算及時序分析，獲得地表水平與垂直速度場，並提供週期性變化結果（以超過兩年以上之資料做分析）。

3. 移動式 GPS 及精密水準測量成果解算分析（成功大學工作團隊負責）

完成全台GPS 移動站與精密水準資料之時序分析，由連續 GPS 坐標時間序列判斷地震同震變形、震後變形及其他擾動所造成地表變形之時間，確認各時期之 GPS 移動站速度場及水準測量是否受相同影響，提供全台不同時期之加密水平與垂直速度場。

4. 南部地區雷達影像分析（臺灣大學工作團隊負責）

提供「斷層活動性觀測研究第四階段-斷層整合性觀測與潛勢分析」計畫內南部地區 PS-InSAR 成果資料，評估地調所公布活動斷層活動性或潛在活動構造活動性。並配合規劃區域，利用 PS-InSAR 技術時間序列分析活動斷層活動度及鄰近地殼變形資訊。

5. 南部地區地表速度場分析與斷層參數求解（成功大學工作團隊負責）

a. 整合 GPS 連續站、移動站及精密水準測量資料，求得區域性不同時期之三維變形資訊

b. 利用速度場推求南部地區應變速率之空間分布情形。

c. 利用至少三種不同的斷層模型，使用斷層潛勢分析計畫提供之斷層幾何，

反演斷層滑移虧損率及最佳斷層幾何參數等資訊，並進行整合分析，提供相關斷層參數供斷層潛勢分析工作所需。

d. 分析活動斷層地質敏感區之活動特性，提供中央地質調查所劃設建議。

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6. 連續 GPS 近即時資料解算技術（臺灣大學工作團隊負責）

針對陸地上規模大於 6 的地震事件，在一週內完成連續 GPS 同震位移場近即時之解算工作（包含中央地質調查所提供之 GPS 連續觀測站高頻資料）。

此外，成功大學工作團隊會配合中央地質調查所測量外業等資料（GPS 移動站及精密水準測量），在完成所有觀測工作 3 週內提出分析成果報告。本年度計畫工作中，若截至期末簡報前仍無規模大於 6 的陸域地震事件，本團隊會提供本年度重要地震事件之分析成果。

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1-4 前一年工作成果

1-4-1 GPS 及精密水準測量 1-4-1-1 GPS 連續站資料分析

彙整歷史資料至2018 年 09 月相對澎湖白沙站（S01R）之年速度場結果。

由解算結果顯示，水平速度場在跨越縱谷斷層系統、西部麓山帶和變形前緣的速度梯度變化較大，與主要活動構造的分布吻合。臺南以南地區，新化斷層南北兩盤的水平速速場變化較大；在新化斷層以南地區，測站速率約3-5 cm/yr，向西或西南運動，速度場呈現逆時針旋轉，前人研究指出（Ching et al., 2007; Hu et

al., 2007）此速度場逆時針旋轉，可能與構造側向擠出有關。另外北部地區則呈

順時針旋轉，速度場由西北向逐漸轉向北和東北向，在宜蘭地區則由東北向漸轉至向東和東南向，且速度埸由北往南漸增，其變形模式以橫移伸張變形為主，

主要受控於板塊碰撞和隱沒作用板塊後撤的綜合影響（Hu et al., 2001, 2002; Rau

et al., 2008; Hou et al., 2009）

，或是和構造側向擠出有關（Angelier et al., 2009）。垂直速度場方向上則以西部彰雲地區、宜蘭平原、屏東平原、中央山脈東翼以及海岸山脈北段為主要下陷區域。西部彰雲地區的地表沉降主要受超抽地下水影響（e.g., Tung and Hu, 2012）；屏東平原和宜籣平原則可能同時受構造作用和地下水位升降所影響（e.g., Hu et al., 2006; Hsieh et al., 2011; Su et al., 2017）；海岸山脈北段下陷則可能與菲律賓海板塊向北隱沒作用有關（Wu et al., 2009）。主要的構造抬升區，以西部麓山帶和中央山脈為主，此結果與過去只使用線性迴歸結果約略相同。

1-4-1-2 GPS 移動站與精密水準測量精度分析

GPS 移動站之坐標精度分析指出，在 2002–2017 年 N 方向之殘差值 95%

信賴區間為0.3 ± 4.2 mm；E 方向為-0.1 ± 4.9 mm；H 方向為-0.1 ± 15.6 mm，2018 年截至9 月底為止 N 方向之殘差值 95%信賴區間為 0.3 ± 2.7 mm；E 方向為-0.3

± 3.8 mm；H 方向為 0.1 ± 16.3 mm。而 2002–2017 年平面坐標之均方根誤差平均值為9.8 mm，高程坐標的均方根誤差平均值為 22.1 mm，2018 年平面坐標之

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均方根誤差平均值為8.6 mm，高程坐標的均方根誤差平均值為 21.3 mm。換言之，GNSS 移動站坐標的平面精度約在 10 mm 左右，高程精度約在 20 mm 至 30 mm 左右。

至 2018 年 12 月底前所獲得共計 700 個測段，其往返閉合差均合乎內政部九十年度編印之「一等水準測量作業規範」。其中，測段往返閉合差絕對值小於 2.0 mm 以下者，有 694 個測段，佔所有測段比例之 99.1 %。測段往返閉合差精度小於1.5√k 者，佔所有測段比例為 97.0 %（679 個測段）；測段往返閉合差精 度小於2.0√k 者，則佔所有測段比例為 99.9 %（699 個測段）。考慮與測段距離 的關係後（Bomford, 1985），每公里觀測精度小於 2.0 mm 者有 674 個測段達測段達96.3 % 顯示外業觀測品質相當穩定可靠。

1-4-1-3 全臺水平與垂直速度場

藉由檢視GPS 連續站及精密水準測量之坐標時間序列可發現，地表速度場會隨著主要地震事件的發生而變化，因此本計畫針對2006 年恆春地震、2010 年甲仙地震、2013 年南投地震、2013 年瑞穗地震等，以及發生速度場變化之轉折點，分別為2007 年 1 月（中部地區）、2009 年 1 月（東部地區）、2010 年 4 月

（恆春地區）、2015 年 1 月（恆春地區），分為九個時間段分別解算速度場，結果如圖1-4.1及圖1-4.2。

由解算結果可知臺灣地區GPS 水平速度分布，北部地區在宜蘭平原地區之速度場就整個臺灣北部而言其速度變化是最顯著的，由西向東其速度變化亦由西北快速地往東南方向移動，越靠近外海移動速度越快，速度變化由西向東南順時針旋轉且愈靠近沿海速度愈大，值由西向東約在 2-35 mm/yr。在桃竹苗地區在獅潭斷層及神卓山斷層東側速度場值約為10 mm/yr 方向為西北向，至斷層西側速度場值降為7 mm/yr，竹東、斗煥坪及大平地斷層東南側速度場值約為 9 mm/yr，竹東、斗煥坪及大平地斷層與新城斷層間速度場值約為 6 mm/yr，新城斷層以北速度場約為4 mm/yr；由解算結果可知本區速度場分布大致保持西北向趨勢，速度變化由南向北呈順時針旋轉，值約0-10 mm/yr。

中部地區在大茅埔斷層以東速度場約30-45 mm/yr，方向朝西北西，大茅埔斷層及車籠埔斷層間速度場值約16-20 mm/yr，方向朝西北西，往西彰化斷層及車籠埔斷層間值逐漸縮小約 6-15 mm/yr，方向轉為朝西或西南西，往西至沿海

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地區速度場值小於5 mm/yr，卓蘭地區及獅潭地區點位速度場分布轉為西北向值約12-16 mm/yr。

嘉南地區在嘉義南部至臺南北部地區在觸口斷層和九芎坑斷層－木屐寮斷層－六甲斷層系統間有明顯的速度梯度存在。由東向西，跨越觸口斷層，其水平位移速率由約 20 mm/yr 降至約 17 mm/yr；跨越九芎坑－木屐寮－六甲斷層系統，其水平位移速率由約 17 mm/yr 降至約 10 mm/yr。繼續往西之西部海岸平原，其水平位移速率皆小於10 mm/yr，臺南地區速度場分布則以後甲里斷層為分界，斷層以西之水平位移速率約12-15 mm/yr。後甲里斷層以東水平位移速率約15-20 mm/yr 速度場呈西向東逐漸遞增，速度值約為 10-40 mm/yr。

高屏地區主要之活動構造為東北走向之旗山斷層與南北走向之潮州斷層。

由東向西跨越旗山斷層之速度場，由約60 mm/yr 降至約 50 mm/yr，顯示旗山斷層吸收約10 mm/yr 之縮短量，並具有右移之分量。橫跨潮州斷層東西兩側之測站速度差異顯示，高屏地區跨過潮州斷層之東西向壓縮量極小，值約60 mm/yr，

恆春地區速度場由東向西跨過恆春斷層由西北轉為西向，值約41-62 mm/yr。

花東地區自北段花蓮至中段玉里瑞穗方位角由西北西轉為西北，至南段臺東則再轉為西北西，速度值由約20-40 mm/yr 增加至 50-70 mm/yr 再減少為 20- 60 mm/yr，在東西向速度場由西向東有逐漸增加的趨勢，方向由西向東跨越海岸山脈後由西北西轉為西北北。

根據圖1-4.2，大臺北地區皆為穩定沉陷，沉降垂直速率約落在10 mm/yr 內。

桃園地區除跨湖口斷層附近點位有約 0-1 mm/yr 的抬升速率，其餘點位之沉降速率約在0-2 mm/yr 間。新竹地區在跨斷層速度並無明顯變化，沉降速率約 0-5 mm/yr。苗栗地區跨斷層變化也不顯著，沉降速率皆約在 5 mm/yr 上下。台中地區跨斷層也無明顯變化，沉降速率約0-5 mm/yr 間。彰化、南投地區在沿海一帶有相當大的沉陷量，最大沉陷速率達到40 mm/yr，而進入南投山區最大有約 10 mm/yr 的抬升速率。雲林、嘉義地區在沿海一帶的沉降速率約為 15-20 mm/yr，

而進入山區則約有 3 mm/yr 的抬升速率。臺南地區也是呈現沿海沉陷、山區抬升的現象，平均沉降速率約為10 mm/yr，平均抬升速率約為 7 mm/yr；善化－關廟一帶多落在0-4 mm/yr 之間，然龍船斷層附近約有 20 mm/yr 的抬升量。高雄地區的車瓜林斷層周遭有約15 mm/yr 的抬升量，小岡山斷層西側約有 10 mm/yr 的沉降速率，東側則有約在0-3 mm/yr 的抬升速率。屏東地區在潮州斷層以西有

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約20 mm/yr 的沉陷速率，以東則無顯著變化。恆春半島地區在 2010 至 2017 年，

恆春斷層以東有約 3 mm/yr 的抬升速率。宜蘭地區在頭城鎮至五結鄉一帶，沉降速率最大達 18 mm/yr，進入蘇花公路(蘇澳至東澳段)，沉降速率則約在 10 mm/yr 左右。花蓮地區之嶺頂-瀧澗一帶，由西向東一路由約 5 mm/yr 之抬升速率轉變為約10 mm/yr 之沉降速率。光復-豐濱一帶，僅在跨瑞穗斷層後之海岸山脈一帶約有5 mm/yr 之抬升速率。紅葉-靜浦一帶皆為沉降，但在跨瑞穗斷層後之沉降速率由約 10 mm/yr 降至 1 mm/yr。台東地區之利吉斷層西側為約 0.3 mm/yr 之些微抬升，東側為 0-4.8 mm/yr 之沉降。

1-4-2 持久性散射體合成孔徑雷達干涉技術（PS- InSAR）

PSInSAR 主要工作除彙整臺灣北部地區成果，另加入了 Sentinel-1A 於 2015 年4 月至 2018 年 8 月之視衛星方向上年平均變動量。

在時間序列方面，針對北部地區斷層利用 C 波段的 ERS 影像

（1996/1~1999/7）及 SENTINEL-1（2015/4~2018/8）降軌影像，針對北部地區斷層進行 PS-InSAR 技術時間序列分析，可得到斷層空間與時間上的變化（圖 1- 4.3至圖1-4.7）。

1-4-3 北部地區斷層模型建置

在斷層模型建置方面，本期研究主要以BLOCK、DEFNODE 與基線應變模型三個不同的斷層模型（圖 1-4.8 至圖 1-4.10），今年北部地區依據各模型所得到的斷層滑移虧損結果於工作會議時討論出各模型結果之權重，並依據討論所得之權重計算出加權平均滑移虧損速率。計算結果顯示，山腳斷層之加權平均滑移虧損速率為1.9 mm/yr，湖口斷層之加權平均滑移虧損速率為 1.8 mm/yr，新竹斷層之加權平均滑移虧損速率為1.1 mm/yr，新城斷層之加權平均滑移虧損速率為1.3 mm/yr，三義斷層之加權平均滑移虧損速率為 5.9 mm/yr，屯子腳斷層之加權平均滑移虧損速率為 1.7 mm/yr，獅潭斷層之加權平均滑移虧損速率為 5.2mm/yr，宜蘭北部構造之加權平均滑移虧損速率為 7.4 mm/yr，宜蘭南部構造之加權平均滑移虧損速率為6.1 mm/yr。

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圖1-4.1：臺灣地區水平方向相對於澎湖白沙站（S01R）分段時間段速度場分布情形。

Figure 1-4.1: Taiwan horizontal velocity field relative to Penghu Paisha station (S01R).

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圖1-4.2：2002 年至 2018 全臺垂直速度場。三角形方向表示抬升或沉降，大小表示速度大小，暖

色系表示抬升速率，冷色系表示沉降速率。黑色邊框表示精密水準、綠色邊框表示移動站、紅色邊框表示連續站。

Figure 1-4.2: Taiwan vertical velocity field from 2002 to 2018. Warm-colored triangles are uplift while cool-colored inverse triangles are subsidence. Size of triangles represent amount of velocities. Precise leveling benchmarks are in dark frame; campaign-mode GPS sites are in green frame; continuous GPS sites are in red frame.

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圖1-4.3： ERS（1996/1~1999/7）衛星軌道（Track）461，像幅編號（Frame）3105 視衛星方向

上年平均變動量（單位：mm/yr）。暖色系代表地表變形沿視衛星方向靠近；冷色系代表地表變形

沿視衛星方向遠離。參考點為連續GPS 測站 YMSM，三角形為連續同時期 GPS 站三維向量投影

至視衛星方向。尖端朝上指示垂直向量抬升；尖端朝下指示沉降，箭頭為水平速度場相對參考點的速度方向。

Figure 1-4.3: Slant range displacement rate of the processed PSs (mm/yr) of ERS (1996/1~1999/7) (Track=461, Frame=3105). Shortening in slant range direction (rate in positive with warm colors) represents land uplift and elongation in slant range direction (rate in negative with cold colors) represents land subsidence. Reference point is continuous GPS station YMSM. Color-coded triangles and inverse triangles represent projection of 3D GPS velocity to LOS direction towards to satellite. Triangle represents land uplift; while inverse triangles represents land subsidence. Arrows represents horizontal velocity field related to reference point.

斷層活動性觀測研究第四階段-地表變形觀測資料處理分析與斷層模型反演評估（3/4）

經濟部中央地質調查所

108年度委辦計畫執行期末報告書(完稿)

「斷層活動性觀測研究第四階段-地表變 形觀測資料處理分析與斷層模型反演評估

（ 3/4）」

（第 3年度）

委託機關：經濟部中央地質調查所

執行單位：國立成功大學、國立臺灣大學

中 華 民 國 108 年 12 月

經濟部中央地質調查所

108 年度委辦計畫執行期末報告書 (完稿)

「斷層活動性觀測研究第四階段-地表變 形觀測資料處理分析與斷層反演評估

（ 3/4）」

（第 3年度）

委託機關：經濟部中央地質調查所 執行單位：國立成功大學、國立臺灣大學

中 華 民 國 108 年 12 月

斷層活動性觀測研究第四階段-地表變形觀 測資料處理分析與斷層模型反演評估

（ 3/4）

（第 3年度）

計畫主持人：景國恩 協同主持人：胡植慶

研 究 員：陳宏宇、張午龍、鄭凱謙、莊昀叡

委託機關：經濟部中央地質調查所 執行單位：國立成功大學、國立臺灣大學

中 華 民 國 108 年 12 月

目錄

表目錄

圖目錄

摘要

Abstract

第一章、緒 論

1-1 計畫整體概述

1-2 研究目的

1-3 本年度工作概述

1-4 前一年工作成果

1-4-1 GPS 及精密水準測量 1-4-1-1 GPS 連續站資料分析

al., 2007）此速度場逆時針旋轉，可能與構造側向擠出有關。另外北部地區則呈

et al., 2008; Hou et al., 2009）

1-4-1-2 GPS 移動站與精密水準測量精度分析

1-4-1-3 全臺水平與垂直速度場

1-4-2 持久性散射體合成孔徑雷達干涉技術（PS- InSAR）

1-4-3 北部地區斷層模型建置

「斷層活動性觀測研究第四階段-地表變形觀測資料處理分析與斷層模型反演評估

中華民國 108 年 12 月

「斷層活動性觀測研究第四階段-地表變形觀測資料處理分析與斷層反演評估

委託機關：經濟部中央地質調查所執行單位：國立成功大學、國立臺灣大學

中華民國 108 年 12 月

斷層活動性觀測研究第四階段-地表變形觀測資料處理分析與斷層模型反演評估

計畫主持人：景國恩協同主持人：胡植慶

研究員：陳宏宇、張午龍、鄭凱謙、莊昀叡

委託機關：經濟部中央地質調查所執行單位：國立成功大學、國立臺灣大學

中華民國 108 年 12 月

第一章、緒論