計畫編號：101-5226904000-01-01
經濟部中央地質調查所
101年度委託專業服務計畫執行期末報告書
「斷層活動性觀測研究第二階段 - 斷層監測與潛勢分析研究 (4/4)」
(第四年度)
全 程 計 畫：自98年5月至101年12月止 本 年 度 計 畫：自101年1月至101年12月止
委託機關：經濟部中央地質調查所 執行單位：國立臺灣大學
中 華民 國 101 年 12 月
計畫編號：101-5226904000-01-01
經濟部中央地質調查所
101年度委託專業服務計畫執行期末報告書
「斷層活動性觀測研究第二階段 - 斷層監測與潛勢分析研究 (4/4)」
(第四年度)
全 程 計 畫：自98年5月至101年12月止 本 年 度 計 畫：自101年1月至101年12月止
委託機關：經濟部中央地質調查所 執行單位：國立臺灣大學
中 華 民 國 101 年 12 月
斷層活動性觀測研究第二階段
斷層監測與潛勢分析研究 (4/4) (第四年度)
計畫主持人：胡植慶 協同主持人：劉啟清 饒瑞鈞
研 究 員：李元希 鄭錦桐 張午龍 陳卉瑄 景國恩 唐昭榮
委託機關：經濟部中央地質調查所 執行單位：國立臺灣大學
中 華 民 國 101 年 12 月
I
目錄
表目錄 ... IV 圖目錄 ... VI 摘要 ... XXI ABSTRACT ... XXIII
第一章、緒 論 ... 1
1-1 計畫整體概述 ... 1
1-2100 年度工作成果 ... 12
1-3 本年度工作內容概述 ... 18
1-4 本年度預期成果 ... 21
第二章、GPS 及精密水準測量 ... 23
2-1 工作項目 ... 23
2-1-1 工作進度 ... 25
2-1-22012 年測量資料檢核 ... 28
2-2 臺灣地區 GPS 連續站資料分析 ... 83
2-2-1 週期性分析 ... 83
2-2-2 雜訊分析 ... 89
2-2-3 空間濾波技術 ... 91
2-2-4 地下水位相關性分析 ... 94
2-3 臺灣地區觀測及解算成果分析 ... 103
2-3-1 臺灣地區2002-2012 年 GPS 速度場 ... 103
2-3-2 臺灣地區2002-2012 年應變率場 ... 104
2-3-3 臺灣地區垂直速度場 ... 108
2-4 台灣地區地表變形分析 ... 117
2-4-1 北部地區變形特性 ... 117
2-4-2 西北部地區變形特性 ... 122
2-4-3 中部地區變形特性 ... 129
2-4-4 嘉南地區變形特性 ... 137
2-4-5 高屏地區變形特性 ... 150
2-4-6 恆春半島地區變形特性 ... 163
2-4-7 東部地區變形特性 ... 166
2-4-8 宜蘭地區變形特性 ... 174
第三章、井下應變儀之研究方法與成果... 181
3-1 井下應變儀資料處理 ... 181
3-1-1LEVEL-0 ... 184
3-1-2LEVEL-1：經過儀器常數修正及資料突跳修正 ... 186
3-1-3LEVEL-2：包含正確原始面積應變、剪應變 ... 193
3-1-4 井孔回復效應與水泥膨脹效應的估算與濾除 ... 200
3-1-5 資料完整性測試 ... 212
3-2 井下應變儀觀測資料之異常應變搜尋與判斷... 218
3-2-1 影響應變儀資料變化的因素 ... 218
3-2-2 檢視井下應變儀資料中異常事件 ... 227
3-3 井下應變儀資料管理系統網站 ... 237
3-3-1 資料庫更新 ... 237
3-3-2 時頻圖繪製 ... 244
3-3-3 時頻圖分析案例 ... 246
3-4 井下應變儀相關建議事項 ... 249
第四章、斷層活動潛勢分析 ... 257
4-1 前言 ... 257
4-2 分析流程 ... 257
4-2-1 活動斷層調查與參數蒐集 ... 257
4-2-2 活動斷層潛勢評估流程 ... 263
4-2-3 活動斷層邏輯樹建立之規劃及方向 ... 268
4-3 池上斷層發生機率潛勢評估... 284
4-3-1 池上斷層參數蒐集 ... 284
4-3-2 池上斷層破裂模式及邏輯樹權重分配 ... 291
4-3-3 池上斷層特徵地震模式 ... 294
4-3-4 池上斷層發生機率評估 ... 296
4-4 小崗山斷層發生機率潛勢評估 ... 298
4-4-1 小崗山斷層參數蒐集 ... 298
5-2-22011 年長微震目錄 ... 314
第六章、結論與建議 ... 317
參考文獻 ... 321
2012/04/10 專家諮詢會議(一) ... 341
2012/08/15 專家諮詢會議(二) ... 347
2012/10/22 專家諮詢會議(三) ... 355
委員審查意見 ... 361
附錄A GPS 資料檢核成果
附錄B 精密水準測量資料檢算成果 附錄C 應變率計算方法
附錄D 井下應變儀儀器原理
附錄E 井下應變儀觀測站觀測系統校正與檢修完工報告書 附錄F 時間序列資料分析
附錄G 斷層滑移速率
附錄H 活動斷層幾何特性和地震矩規模 附錄I 活動斷層特徵地震模式
附錄J 機率密度函數 附錄K 去除前餘震說明
附錄L 斷層活動潛勢分析專家諮詢會議 2012/04/10 專家諮詢會議(一) 2012/08/15 專家諮詢會議(二) 2012/10/22 專家諮詢會議(三) 附錄M 委員審查意見
表目錄
表 A：本年度預期進度甘梯圖(GANTT CHART)。 ... XV
表 B：預期進度查核點(CHECK POINT)。 ... XVI
表 C：全程計畫預期進度甘梯圖。 ... XVIII
表 D：期末須交付之各項工作項目。 ... XIX
表 1.1：中央地質調查所建置的 72 個連續 GPS 追蹤站資料接收起始時間表。 ... 7
表 1.2：井下應變儀測站之經緯度與資料接收起迄時間表。 ... 9
表 1.3：地球化學觀測站資料接收起始時間表。 ... 10
表 2.1：GPS 測量進度表。 ... 23
表 2.2：水準測線測量進度表。 ... 24
表 2.2：水準測線測量進度表（續）。 ... 25
表 2.3：2012 年度新增精密水準點位。 ... 27
表 2.4：空間濾波前後之WRMS值列表。 ... 93
表 2.5：空間濾波前後之頻譜指數變化表。 ... 93
表 2.6：利用 GPS 高程與地下水位計算 ELASTIC STORAGE COEFFICIENTS之成果。 ... 99
表 2.7：GPS 觀測站與地下水位站共點一覽表。 ... 101
表 2.7：GPS 觀測站與地下水位站共點一覽表（續） ... 102
表 3.1：井下應變儀測站的經緯度與資料日期。 ... 182
表 3.2：井下應變儀測站的安裝日期、儀器與各分量的方位角。 ... 183
表 3.3：井下應變儀面應變中氣壓的影響係數。 ... 225
表 4.1：活動斷層推估分析採用的調查方法與分析模式。 ... 260
表 4.2：斷層分段型式、特徵及可能性。[MCCALPIN, 1996] 。 ... 272
表 4.3：美國 WG07 斷層參數表。[摘錄自 WG07，2008]。 ... 273
表 4.4：車籠埔斷層垂直滑移速率。[摘錄自 CHEN ET AL., 2003]。 ... 280
表 4.5：車籠埔斷層長期滑移速率彙整。 ... 282
表 5.1：2009 年 1 月至 2012 年 11 月規模大於五之地震事件列表。 ... 309
圖目錄
圖 1.1：中央地質調查所設置之 GPS 觀測站、井下應變儀、地震測站及地球化學觀測站分布圖。 ... 6
圖 1.2：A.全臺灣相對於澎湖白沙站（S01R）之 GPS 水平方向速度場。B. 全臺灣應變率場分布圖。 12 圖 1.3：五股至臺北測線水準垂直速度圖。 ... 12
圖 1.4：1995-2010 年間相對於 S01R 之速度場。 ... 13
圖 1.5：2009 年至 2011 年 10 月井下應變儀地震前兆相關之地震。 ... 15
圖 1.6：嘉義測網的井下應變儀於 2010 年 3 月 4 日甲仙地震期間的面應變時間序列。 ... 15
圖 1.7：2009 年至 2011 年 10 月規模大於五地震之位置及震源機制圖。 ... 17
圖 1.8：2009 年至 2011 年 10 月規模大於五地震之異常記錄對應比較圖。 ... 17
圖1.9：地質調查所設置的 72 個連續觀測站與其它單位交換 128 個連續觀測站分布圖。 ... 19
圖1.10：2002 年 3 月至 2012 年 11 月 GPS 移動站及水準測線分布與施測次數圖。 ... 20
圖2.1：2012 年度新增點位分布圖。 ... 26
圖2.2：2002-2011 年及 2012 年 GPS 點位坐標殘差分布圖。 ... 29
圖2.3：2002-2011 年及 2012 年 GPS 點位均方根誤差分布圖。 ... 29
圖2.4：恆春地區 GPS 連續及移動測站分布情形。 ... 30
圖2.5：2002-2012 年恆春地區 GPS 連續及移動測站相對於澎湖白沙站（S01R）之位移-時間序列圖。 ... 30
圖2.6：精密水準測量結果分析圖。 ... 31
圖2.7：台 2_石門至萬里測線水準垂直速度圖。 ... 33
圖2.8：士林至三芝測線水準垂直速度圖。 ... 34
圖2.9：淡水至士林測線水準垂直速度圖。 ... 35
圖2.10：五股至臺北測線水準垂直速度圖。 ... 37
圖2.11：縣 115_新屋至童話世界測線水準垂直速度圖。 ... 38
圖2.12：縣 122_新竹至五峰測線水準垂直速度圖。 ... 39
圖2.13：縣 117_新竹至峨眉測線水準垂直速度圖。 ... 40
圖2.14：苗栗至南庄測線水準垂直速度圖。 ... 42
圖2.22：縣 182_安平至龍崎測線水準垂直速度圖。 ... 52
圖2.23：台 28_路竹至茂林主副線水準垂直速度圖。 ... 54
圖2.24：台 22_岡山至安坡測線水準垂直速度圖。 ... 55
圖2.25：佳冬至七佳測線水準垂直速度圖。 ... 57
圖2.26：恆春西台地至佳樂水測線水準垂直速度圖。 ... 58
圖2.27：台 26_恆春至鵝鑾鼻主副線水準垂直速度圖。 ... 59
圖2.28：嶺頂至瀧澗測線水準垂直速度圖。 ... 61
圖2.29：豐濱至光復測線水準垂直速度圖。 ... 62
圖2.30：靜浦至紅葉測線水準垂直速度圖。 ... 63
圖2.31：富岡至東成測線水準垂直速度圖。 ... 64
圖2.32：台 2_梗枋至東澳測線水準垂直速度圖。 ... 65
圖2.33：臺北盆地信義短測線分布圖。 ... 66
圖2.34：臺北盆地信義短測線水準垂直變化圖。 ... 67
圖2.35：中部跨車籠埔斷層短測線分布圖。 ... 68
圖2.36：五光至黃竹短測線水準垂直變化圖。 ... 69
圖2.37：曾厝至霧峰短測線水準垂直變化圖。 ... 70
圖2.38：北勢至峰谷短測線水準垂直變化圖。 ... 71
圖2.39：烏溪南岸短測線水準垂直變化圖。 ... 72
圖2.40：中興新村短測線水準垂直變化圖。 ... 73
圖2.41：跨梅山斷層短測線分布圖。 ... 74
圖2.42：B003-B092 短測線水準垂直變化圖。 ... 75
圖2.43：B036-B086 短測線水準垂直變化圖。 ... 76
圖2.44：B087-B080 短測線水準垂直變化圖。 ... 77
圖2.45：B002-B059 短測線水準垂直變化圖。 ... 78
圖2.46：B110-B101 短測線水準垂直變化圖。 ... 79
圖2.47：B037-B095 短測線水準垂直變化圖。 ... 80
圖2.48：G088-G330 短測線水準垂直變化圖。 ... 81
圖2.49：每日坐標解之時間序列經處理成殘差（RESIDUAL）之示意圖。 ... 83
圖2.50：GS01-GS44 年週期性之三方向振幅與相位統計圖。 ... 84
圖2.51：GS01-GS44 半年週期性之三方向振幅與相位統計圖。 ... 85
圖2.52：GS01-GS44 年週期性之南北方向振幅與相位分布圖。 ... 86
圖2.53：GS01-GS44 年週期性之東西方向振幅與相位分布圖。 ... 87
圖2.54：GS01-GS44 年週期性之高程方向振幅與相位分布圖。 ... 88
圖2.55：GS01-GS44 之整數頻譜指數之雜訊分析結果。 ... 90
圖2.56：GS01-GS44 之實數頻譜指數之雜訊分析結果。 ... 90
圖2.57：站距與三方向時間序列殘差相關性統計圖。 ... 92
圖2.58：空間濾波前後之時間序列成果圖。 ... 92
圖2.59：臺灣西部及北部平原 GPS 連續站之年週期訊號分布圖。 ... 95
圖2.60：屏東平原之連續站、雨量站及地下水位站之分布圖。 ... 96
圖2.61：NJOU 站高程向時間序列與地下水位、日雨量比較圖。 ... 96
圖2.62：屏東平原高程向 GPS 時間序列。 ... 97
圖2.63：屏東平原南北向 GPS 時間序列。 ... 97
圖2.64：屏東平原東西向 GPS 時間序列。 ... 98
圖2.65：GPS 站與地下水位站分布圖。 ... 100
圖2.66：GPS 高程向時間序列與地下水位時間序列之關係圖。 ... 102
圖2.67：全臺灣相對於澎湖白沙站（S01R）之 GPS 移動站水平方向速度場。 ... 105
圖2.68：全臺灣相對於澎湖白沙站（S01R）之 GPS 連續站水平方向速度場。 ... 106
圖2.69：全臺灣應變率場分布圖。 ... 107
圖2.70：(A) 內政部水準相對基隆（K999）之垂直速度場（2002-2008）。 (B) 本計畫水準相對各測線 最西側點位之垂直方向速度場（2002-2012）。 ... 110
圖2.71：本計畫水準利用各測線中與內政部一等一、二級水準聯測點位間之速度差，以平差方式平移後 得到相對基隆（K999）之垂直方向速度場（2002-2012）。 ... 111
圖2.72：臺灣地區相對於澎湖白沙站（S01R）之 GPS 垂直方向速度場（2002-2012）。 ... 112
圖2.73：GPS 站之坐標時間序列及修正。 ... 113
圖2.74：TWVD2001 的一等一、二級水準測線及 GPS 連續站的空間分布。 ... 114
圖2.75：由 GPS 及水準測量所得臺灣現今垂直速度場。 ... 115
圖2.76：利用數值塊體模型，模擬斷層的活動與地殼塊體的旋轉造成地表一系列的變形，從模擬結果顯 示在臺灣北部地區有區域性順時針旋轉（右移運動）的現象，而在西北部地區有區域性逆時針旋轉 （左移運動）的現象[CHING ET AL.,2011]。 ... 118
圖2.77：臺北地區 A 剖面速度分布圖。 ... 120
圖2.78：臺北地區 B 剖面速度分布圖。 ... 121
圖2.84：中部地區 G 剖面速度分布圖。 ... 134
圖2.85：中部地區 H 剖面速度分布圖。 ... 135
圖2.86：中部地區 GPS 水平速度場與縣 148_王功至草屯、縣 150_北斗至水里水準測線分布圖。 .. 136
圖2.87：縣道 150_北斗至水里斷層模擬結果。 ... 136
圖2.88：嘉南地區 I 剖面速度分布圖。 ... 144
圖2.89：嘉南地區 J 剖面速度分布圖。 ... 145
圖2.90：嘉南地區 K 剖面速度分布圖。 ... 146
圖2.91：嘉南地區 GPS 水平速度場與縣 174_北門至楠西水準測線分布圖。 ... 147
圖2.92：縣 174_北門至楠西測線水準與 GPS 垂直速度比較圖。 ... 148
圖2.93：二維彈性斷層模型示意圖。 ... 149
圖2.94：斷層模擬結果。... 149
圖2.95：西南地區 L 剖面速度分布圖。 ... 156
圖2.96：西南地區 M1 剖面速度分布圖。 ... 157
圖2.97：西南地區 M2 剖面速度分布圖。 ... 158
圖2.98：西南地區 N 剖面速度分布圖。 ... 159
圖2.99：本研究使用之測站分布圖。 ... 160
圖2.100：相對於澎湖白沙測站 S01R 之 GPS 水平速度場。 ... 160
圖2.101：相對於澎湖白沙測站 S01R 之垂直速度場。 ... 161
圖2.102：AA’速度剖面圖。 ... 161
圖2.103：沿 BB’速度剖面圖。 ... 162
圖2.104：恆春半島地區 O 剖面速度分布圖。 ... 165
圖2.105：東部地區 P 剖面速度分布圖。 ... 170
圖2.106：東部地區 Q 剖面速度分布圖。 ... 171
圖2.107：東部地區 R 剖面速度分布圖。 ... 172
圖2.108：東部地區 S 剖面速度分布圖。 ... 173
圖2.109：宜蘭區域地質圖。 ... 175
圖2.110：宜蘭平原南北向之地下構造圖。... 176
圖2.111：宜蘭平原上斷層之分布。 ... 176
圖2.112：宜蘭地區 T 剖面速度分布圖。 ... 178
圖3.1：瑞峰國小(LMMT)的 CH2 與 CH3 資料之異常狀況。 ... 185
圖3.2：新樂國小(CINT)的 CH0 資料異常情況。 ... 185
圖3.3：曾文水庫南測站應變分量。 ... 187
圖3.4：曾文水庫北測站應變分量。 ... 187
圖3.5：甲仙十八灣測站應變分量。 ... 188
圖3.6：梅花國小測站應變分量。 ... 188
圖3.7：大坪國小測站應變分量。 ... 189
圖3.8：中興國小測站應變分量。 ... 189
圖3.9：太興國小測站應變分量。 ... 190
圖3.10：新樂國小測站應變分量。 ... 190
圖3.11：達邦測站應變分量。 ... 191
圖3.12：錦和國小測站應變分量。 ... 191
圖3.13：明德中學測站應變分量。 ... 192
圖3.14：樹林觀測站應變分量。 ... 192
圖3.15：曾文水庫南測站應變方向。 ... 194
圖3.16：曾文水庫北測站應變方向。 ... 194
圖3.17：甲仙十八灣測站應變方向。 ... 195
圖3.18：梅花國小測站應變方向。 ... 195
圖3.19：大坪國小測站應變方向。 ... 196
圖3.20：中興國小測站應變方向。 ... 196
圖3.21：太興國小測站應變方向。 ... 197
圖3.22：新樂國小測站應變方向。 ... 197
圖3.23：達邦國小測站應變方向。 ... 198
圖3.24：錦和國小測站應變方向。 ... 198
圖3.25：明德中學測站應變方向。 ... 199
圖3.26：樹林測站應變方向。 ... 199
圖3.27：曾文水庫南測站原始面應變與模式修正。 ... 200
圖3.28：曾文水庫北測站原始面應變與模式修正。 ... 201
圖3.29：甲仙十八灣測站原始面應變與模式修正。 ... 202
圖3.30：梅花國小測站原始面應變與模式修正。 ... 203
圖3.31：大坪國小測站原始面應變與模式修正。 ... 204
圖3.32：中興國小測站原始面應變與模式修正。 ... 205
圖3.40：曾文水庫北測站的比較檢核。 ... 213
圖3.41：梅花國小測站的比較檢核。 ... 213
圖3.42：大坪國小測站的比較檢核。 ... 214
圖3.43：中興國小測站的比較檢核。 ... 214
圖3.44：太興國小測站的比較檢核。 ... 215
圖3.45：新樂國小測站的比較檢核。 ... 215
圖3.46：達邦測站的比較檢核。 ... 216
圖3.47：錦和國小測站的比較檢核。 ... 216
圖3.48：明德中學測站的比較檢核。 ... 217
圖3.49：樹林測站的比較檢核。 ... 217
圖3.50：大氣壓力對井下應變儀面應變的影響。 ... 219
圖3.51：井下應變儀中地潮分量的評估。 ... 219
圖3.52：嘉義地區地下水變化相當大，可高達 20 公尺。... 220
圖3.53：新竹地區地下水各測站不同，變化不大，但梅花國小地下水位持續下降。 ... 220
圖3.54：台北地區地下水各測站水位資料。 ... 220
圖3.55：台北地區地下水各測站水位資料與井下應變儀面應變。 ... 221
圖3.56：嘉義網達邦站地下水水位變化與應變儀面應變之關係。 ... 223
圖3.57：嘉義網中興站地下水水位變化與應變儀面應變之關係。 ... 223
圖3.58：嘉義網太興站地下水水位變化與應變儀面應變之關係。 ... 223
圖3.59：台北網錦和站地下水水位變化與應變儀面應變之關係。 ... 224
圖3.60：台北網明德站地下水水位變化與應變儀面應變之關係。 ... 224
圖3.61：台北網樹林站地下水水位變化與應變儀面應變之關係。 ... 224
圖3.62：2009 年至 2012 年 11 月井下應變儀地震前兆相關之地震。 ... 227
圖3.63：2012 年 2 月 26 日規模 6.4，屏東霧台地震。 ... 228
圖3.64：2012 年 4 月 27 日規模 5.0，台灣東部海域地震。 ... 229
圖3.65：2012 年 6 月 10 日規模 6.5，宜蘭東部海域地震。 ... 229
圖3.66：2012 年 6 月中旬新竹尖石鄉地震群位置圖。 ... 232
圖3.67：梅花國小測站(PFMT)2012 年至六月間的降雨與應變資料(已去除氣壓與地潮)。 ... 233
圖3.68：新樂國小測站(CINT)2011 年 10 月至 2012 年 6 月間的降雨與應變資料(已去除氣壓與地潮)。 ... 234
圖3.69：2012 年 6 月 15 日規模 6.5 與 6 月 17 日規模 5.0，花蓮豐濱鄉地震於地震前的應變資料。 235 圖3.70：2012 年 8 月 31 日規模 5.0，苗栗縣竹南鎮地震前台北網的應變資料。 ... 236
圖3.71：科羅莎颱風前後面應變的時間序列。 ... 246
圖3.72：TSUN 科羅莎颱風前後面應變時頻圖。 ... 246
圖3.73：DARB 科羅莎颱風前後面應變時頻圖。 ... 247
圖3.74：甲仙地震前後面應變的時間序列。 ... 247
圖3.75：甲仙地震前後 DARB 面應變時頻圖。 ... 248
圖3.76：甲仙地震前後 TSUN 面應變時頻圖。 ... 248
圖3.77：甲仙地震前後 TAIS 面應變時頻圖。 ... 248
圖3.78：2005 年 7 月 15 日至 7 月 22 日期間降雨資料比對。 ... 251
圖3.79：井下應變儀中的原始氣壓記錄。 ... 252
圖3.80：氣象局屬自計站氣壓記錄。 ... 253
圖3.81：各相同地區內井下應變儀訊號中地潮振幅之比較。 ... 254
圖4.1：斷層幾何參數示意圖。 ... 261
圖4.2：斷層分段分布圖。 ... 261
圖4.3：由斷層分區建立斷層破裂模式。 ... 262
圖4.4：間震期之變形模式即為剛體運動剪去彈性錯位變形，滑移赤字（SLIP DEFICIT）=剛體運動（BLOCK MOTION）－間震變形（ASEISMIC DISPLACEMENT）。 ... 262
圖4.5：活動斷層發生機率潛勢評估手法概念圖。 ... 265
圖4.6：活動斷層發生機率潛勢評估流程圖。 ... 266
圖4.7：加州地區地震潛勢評估邏輯樹。 ... 266
圖4.8：WG02 模式評估示意圖。... 267
圖4.9：斷層破裂面積示意圖。 ... 267
圖4.10：機率密度函數分布圖。 ... 268
圖4.11：計算震度 6 級以上之區域機率理論。 ... 268
圖4.12：鄭錦桐劃設之 PSHA 處理參數與模式不確定性的邏輯樹架構。 ... 271
圖4.13：WASATCH FAULT之邏輯樹架構。 ... 271
圖4.14：日本斷層參數之斷層分段準則。 ... 272
圖4.15：車籠埔斷層地貌及槽溝分布圖。 ... 274
圖4.16：車籠埔斷層之古地震槽溝之比較。 ... 274
圖4.17：台灣造山帶剖面以及 921 集集地震之震源機制解。 ... 275
圖4.25：車籠埔斷層階地採樣點之地形剖面。 ... 279
圖4.26：（A）霧峰鳳梨園槽溝之描繪（B）槽溝之解釋及採樣點。 ... 280
圖4.27：車籠埔斷層同震累積變形量（Y）與地震時距（X）的回歸線性方程式。 ... 280
圖4.28：車籠埔斷層之破裂模式及權重分配。 ... 281
圖4.29：車籠埔斷層邏輯樹。 ... 283
圖4.30：池上斷層位置分布圖。 ... 285
圖4.31：富里富池橋東方鱉溪露頭照片。 ... 286
圖4.32：2003 年成功地震地震系列分布圖。 ... 286
圖4.33：根據成功地震建立之池上斷層三維幾何面模型。 ... 287
圖4.34：本計畫建置池上斷層三維幾何面。 ... 287
圖4.35：將圖 4.14 之 GPS 位移速度場投影到 PROFILE A 方向之速度變化。GPS 位移速度場是相對於澎 湖白沙站（S01R）。 ... 288
圖4.36：池上鄉錦園村的萬安一號槽溝北牆。 ... 288
圖4.37：錦園三號槽溝，2003 年成功地震造成地表垂直錯移量約 10公分。 ... 288
圖4.38：(A)1951 年玉里池上地震地表破裂及主要地質構造圖。(B)1951 年花蓮-台東系列地震主震之時 空分布。 ... 292
圖4.39：本計畫池上斷層分段破裂模式。 ... 292
圖4.40：模擬 2003 年成功地震同震時斷層面之滑移量分布。 ... 293
圖4.41：模擬 2003 年成功地震同震時斷層面之滑移量分布。 ... 293
圖4.42：本計畫池上斷層邏輯樹。 ... 294
圖4.43：整段之特徵地震模式。 ... 295
圖4.44：北段之特徵地震模式。 ... 295
圖4.45：南段之特徵地震模式。 ... 295
圖4.46：小崗山斷層條帶地質圖。 ... 299
圖4.47：台南-高雄平原活動構造圖。 ... 300
圖4.48：鑽井柵狀剖面，地層對比與沉積環境。 ... 301
圖4.49：左圖為 08P-HKS-AL-1 淺層反射震測剖面，右圖為陳文山等[2010]之解釋。 ... 301
圖4.50：小崗山線形附近精密水準測量結果。。 ... 302
圖4.51：紅色線為 12000-11500 YR BP 以來各井的平均抬升速率，橘色線為 8000-7700 YR BP 以來各井 的平均抬升速率。 ... 302
圖4.52：本計畫小崗山斷層邏輯樹。 ... 305
圖4.53：小崗山斷層特徵地震模式。 ... 306
圖5.1：2009 年至 2012 年 11 月規模大於五地震之位置及震源機制圖。 ... 313
圖5.2：2009 年至 2012 年 11 月規模大於五地震之異常記錄對應比較圖。 ... 313
圖5.3：自動化偵測系統流程簡圖。 ... 315
圖5.4： 2010 年 1 月 3 日長微震示意圖。 ... 316
表A：本年度預期進度甘梯圖(Gantt Chart)。
計畫名稱：斷層活動性觀測研究第二階段-斷層監測與潛勢分析研究（4/4）
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 (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) (11) (12)
GPS 連續站資料檢核及分析解算 (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) 井下應變資料校正及計算分析
(由臺大工作團隊負責) 第二季查核點 地質及地震資料整理
(由臺大工作團隊負責) 期中報告 維護資料庫 (由臺大工作團隊負責)
第三季查核點 計算結果檢驗及分析 (由臺大與成大工作團隊負責) 斷層活動度與地震潛能分析
(由臺大工作團隊負責) 整合並綜合分析觀測資料
(由臺大工作團隊負責) 期末報告 第四季查核點
預定進度（累積數） 5
% 10
% 20
% 30
% 40
% 50
% 60
% 70
% 80
% 90
% 95
% 100
%
說明： (1)工作項目請視計畫性質及需要自行訂定。預定進度以粗線表示其起訖日期，期末報告必須 明列於本表中。
(2)預定進度百分比一欄係為配合追蹤考核作業所需，累計百分比請視工作性質就以下因素擇 一估計訂定：1.工作天數 2.經費之分配 3.工作量之比重 4.擬達成目標之具體數字。
表B：預期進度查核點(Check Point)。
序號 查核點
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. 第一期請款收據
3. 工作進度報告表
a. 應變儀資料校正及 GPS 計算分析 100 年 11 月至 101 年 2 月
b. GPS 及水準資料查核 1-2 月 c. 池上斷層之斷層面幾何參數
三月三十日
第一季進度報告 第一期款請款
2
（第二季查核點）
1. 工作進度報告表
a. 應變儀資料校正及計算分析 3-5 月
b. GPS 及水準資料查核 3-5 月 c. 小崗山斷層之斷層面幾何參數 d. 整合觀測資料至最新
六月三十日
第二季進度報告
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. 經費收支報告表 5. 第二期款請款收據
七月三十一日
期中報告書面與簡報資料 會議紀錄與委員意見辦理狀況 第二期款請款
4
（第三季查核點）
1. 工作進度報表
a. GPS 及水準資料查核 6-8 月 b. 應變儀資料校正及計算分析 6-8 月 c. 池上與小崗山斷層之 BPT 模式估
算
九月三十日
第三季工作進度報告及繳交文 件
（期末報告）
1. 工作進度報表
6
（第四季查核點，驗收）
1. 正式成果報告書 30 份
2. 正式成果報告資料光碟 10 份 3. 經費收支報告表
4. 尾款請款收據
十二月三十一日
成果報告30 份 成果報告光碟10 片
表C：全程計畫預期進度甘梯圖。
計畫名稱：斷層活動性觀測研究第二階段-斷層監測與潛勢分析研究 年 次
工 作 項 目
第1 年 期中 報告
第1 年 期末 報告
第2 年 期中 報告
第2 年 期末 報告
第3 年 期中 報告
第3 年 期末 報告
第4 年 期中 報告
第4 年 期末 報告 GPS 連續站資料
檢核與計算 井下應變儀資料
檢核與分析 GPS 速度場計算應變
率變化 整合GPS 交換站、地 質及地震、地化資料進
行相關性比對 資料庫安全性 提升與維護 井下應變儀維護記錄
格式，供巡察維護 瑞穗及車籠埔斷層
潛能分析評估 山腳及新城斷層
潛能分析評估 六甲及木屐寮斷層潛
能分析評估 池上及小崗山斷層潛
能分析評估 臺北盆地與新竹地區
斷層模型參數設定
表D：期末須交付之各項工作項目。
工作項目 章節
GPS 及 精密水準測量
1. 測量外業督導（GPS 移動站測量全臺灣分為 8 個地區，每區抽樣督導 5 點，共計 40 點；水準 測量每條測線抽樣督導 1 測段，共計 41 測段。
以上數據以 2012 年度測量公司承辦之業務範圍 為準）、GPS 分區測量數量之 10%（小數點以下 四捨五入）抽樣檢核測量、GPS 測量成果與抽測 結果基線差檢核及水準測量成果閉合差檢核。
2-1 節 (p.23) 2-1-2 小節
(p.28) 附錄光碟-附錄 A 附錄光碟-附錄 B
2. 藉由 GPS 移動站（依據透空度及距斷層遠近規 劃測量點位）與連續站（以經濟部中央地質調查 所設置為主，其站位數量及資料以地調所所能提 供者為限）及精密水準測量資料，計算地表位移 向量，以推求地表水平與垂直方向的速度場，並 提供區域之主應變率及跨斷層的滑移速率分析。
2-3 節 (p.103-116)
3. GPS 與水準測量歷年成果分析（項目至少包含 GPS 與水準測量之誤差及成果分析、斷層位置及 其地表變形特徵、斷層短期滑移速率及隨時間速 率變化情形等）。
2-1-2-2-1 小節 (p.32-81) 2-2 節 (p83-p102)
4. 利用所得之地表速度場及應變率，對台南及高屏 地區進行斷層模型參數（以地調所 2010 年公告 之活動斷層為主）反演，推估這兩區域內活斷層 之地下形貌及震間滑移速率；並推算斷層的能量 累積率及其與可能之最大地震規模間的關係，提 供地震潛能分析模式之依據。
2-4-4 小節 (p.137-149)
2-4-5 小節 (p.150-162)
井下應變儀資料 檢核與分析
1. 進行所有觀測站之資料收集及編修，進行氣壓 計、潮汐影響及井孔溫度校正，估計因自然環境 對應變資料的影響量，井孔回復與水泥膨脹效應 的影響趨勢，計算地潮的影響量，移除不正常的 突出資料，分析應變累積與地震之關係。
3-1 節 (p.181-217) 附錄光碟-附錄 D-3
2. 持續接收井下應變儀之資料，並運用多變量回歸 方式及地潮模式理論分析解算。並經由分析解算 結果，解釋應變累積與地震之關係。
3-2 節 (p.218-236) 附錄光碟-附錄 D-2
3. 完成資料庫整合，持續建立資料庫（收集並處理 資料）。
3-3-1 小節 (p.237-243) 4. 完成井下應變儀資料庫建置，完成應變分析成果
展示軟體開發。
3-3-3 小節 (p.246-248)
斷層活動 潛勢分析
1. 蒐集並確定池上斷層與小崗山斷層(註：若所分析 之斷層參數不足時，屆時會依其重要性或已確定 之活動斷層，將另行選定其他斷層進行分析研究) 之斷層參數：包括斷層名稱、長度、走向、傾斜 角度、單一事件變位量、最近一次活動時間、滑 移速率、滑移赤字及地震重複週期、最大地震規 模等。
表4.7 (p.289) 表4.12 (p.303)
2. 進行斷層活動度與地震潛能分析模式之評估，說 明各項參數計算與求取之考量；同時詳細標註資 料來源及參考文獻。
4-3 節 (p.284-297)
4-4 節 (p.298-307) 3. 召開兩次專家諮詢會議，針對所分析斷層潛勢的
邏輯樹和權重分配進行討論，取得共識。
4-2-3 節 (p.268-283)
會議記錄 (p.341-p.360)
整合觀測 資料分析
1. 整合分析累積至最新之 GPS 連續站資料、井下 應變儀觀測資料，同時利用地球化學觀測站之資 料加以比較，找出其相關性。
5-1 節 (p.309-313) 2. 將利用地球化學監測站資料與井下應變資料比對
出的共同異常事件，再進行與 GPS 連續站資料 及地震資料(以規模大於 5 地震時間點及背景地 震活動為主)統合，綜合以上觀測資料分析其相關 性，進一步探討異常事件發生機制。
5-1 節 (p.309-313)
3. 以井下應變儀時間點為主，分析連續地震資料，
理解是否有無慢地震徵兆、以進一步解釋應變異 5-2 節
摘要
本計畫本年度的主要執行重點為：(1)分析地調所架設的 72 個連續 GPS 測站及 13 站(扣除瑞峰國小測站及甲仙十八灣測站)井下應變儀之時間序列；(2)藉由移動式 GPS 測站、精密水準測線和連續GPS 觀測網的觀測，分析主軸應變率、剪應變率和旋轉率，
以了解地殼變形之型態並利用數值摸式，反演斷層面上的鎖定率、滑移虧損和滑移率；
(3)比較井下應變儀和連續 GPS 觀測站的長期應變率，分析應變速率改變的因素；(4) 由地球化學觀測的異常事件資料，配合連續GPS 觀測和井下應變儀，評估地震發生前 的應變異常現象；(5) 斷層活動潛勢分析方面則是評估地震機率模型應用在臺灣的可行 性，藉由美國和日本發展地震機率模型經驗，分析池上斷層和小崗山斷層的活動潛勢；
(6) 維護井下應變儀資料庫並提升資料庫安全性。因此本計畫的執行，旨在結合 GPS 測量與井下應變儀觀測，結合地質構造、地震活動觀測、數值模擬和斷層活動度的研究，
期能提供近斷層活動性及其潛勢、發震構造、斷層力學和可能地震前兆的重要資訊。
本年度期末報告在GPS 及精密水準測量部份，工作內容主要包含(1)已測 GPS 及 精密水準資料計算結果及(2)南部地區地表變形分析。至 10 月 31 日止我們已進行台灣 地區 GPS 及 29 條水準測線的資料解算分析。恆春地區 GPS 的速度場分布均與 2002-2011 年一致；29 條水準測段的每公里觀測精度小於 2.0 mm 以下者有 90.0 %，
且所有的測段閉合差均符合規範。透過嘉南地區GPS 觀測、精密水準測量及斷層模擬 之結果指出，嘉南地區六甲、觸口及竹頭崎斷層之斷層滑移速率分別為8.6 ± 1.3 mm/yr、
6.9 ± 1.6 mm/yr 及 29.6 ± 2.7 mm/yr；其鎖定深度則分別是 1.2 ± 0.4 km、0.4 ± 0.3 km 與5.6 ± 0.4 km。假設六甲-木屐寮、觸口及竹頭崎斷層之斷層長度分別為 23 km、27 km 與25 km，則各斷層每年累積之能量及最大地震規模分別為 1.44 ± 0.46 × 1023 dyne-cm
（MW 6.66 ± 0.28）、0.41 ± 0.17 × 1023 dyne-cm（MW 6.76 ± 0.19）與 2.10 ± 0.22 × 1024 dyne-cm（MW 6.71 ± 0.28）。
井下應變儀部份本期執行進度除處理台北網、新竹網及嘉義網共十三個測站外，並 持續維護井下應變儀資料庫並提升資料庫安全性之外，以利未來時間序列分析之用。唯 其中瑞峰國小測站(LMMT)及甲仙十八灣測站(ECT)不再觀測及維護，曾文水庫南測站 (RST)CH1 永久損壞；新樂國小測站(CINT)CH0 於 2012 年 7 月之後有資料中斷與數值 不正常跳階的情況，尚待進一步的維護與保養；除此之外，所有測站資料均轉成應變分 量。另外本計畫也利用幾年來多次較大氣壓變化時的資料試圖建立氣壓對井下應變儀資 料的影響模式，並作修正，以建立移除環境影響因素後的殘餘地殼應變時間序列，作為 尋找與地震相關的應變"異常"。從 2009 年至 2012 年 11 月，我們在台北網發現 3 個應
變異常事件，新竹網發現13 個應變異常事件，嘉義網則有 15 個應變異常事件，其中 5 次異常事件同時在新竹網及嘉義網兩測網中被觀測到。
井下應變資料在移除地下水與氣壓的影響之後，每日的潮汐訊號就更為明顯，因此 開始撰寫程式來估計各站的潮汐，在無太大的異常資料干擾（如同震應變或颱風應變）
時，已可有效得移除潮汐，然而如何在有異常訊號時仍能正確的估計潮汐，尚待進一步 的測試。另外發現相同地區中井下應變儀對於地潮反應的震幅不一致，與相位不對齊的 現象，建議未來須進一步探討井下應變儀資料的絕對值。
關於斷層活動潛勢分析部分，在參數不確定性以及邏輯樹建立規劃上，本年度共召 開了三次專家諮詢會議，報告則以車籠埔斷層為例說明邏輯樹建立之過程及方式。本年 度活動斷層發生機率評估，首先蒐集文獻建立了池上斷層及小崗山斷層之參數表，池上 斷層以BPT 模式評估未來 30 年、50 年及 100 年發生地震之機率，規模 MW 6.7~7.4 之間，機率為36.3％，46.3％，61.5％；小崗山斷層往北延伸，總長 31 公里，以 Poisson 模式評估未來30 年、50 年及 100 年發生地震之機率，規模 MW 6.7~6.8，機率為 6.0
％，9.8％，18.5％。
整合分析部分，共包括(1) 地下水位異常(2)地化異常(3)井下應變儀異常(4)地震訊 號異常之整合，整合期間含跨2009 年整年到 2012 年 11 月間 112 個地震事件。分析針 對井下應變儀應變異常、地下水及地化異常、利用時間分布列表以尋找共同事件，並同 時在這些地震事件當天尋找是否伴隨長微震事件。在被檢驗的112 個規模大於五的事件 中，2009/12/19 M6.9 的花蓮地震和 2011/3/20 M5.8 的台東外海地震顯現了地下水位、
井下應變儀、地化氣體的同步異常。同天並伴隨著長微震事件，顯示異常觀測和長微震 可能具有相同機制。這兩個地震的異常記錄在嘉義網和新竹網被觀察到，而地震皆為東 部外海、非鄰近嘉義網及新竹網，並且規模小於六的地震亦對應到異常，說明異常記錄 的空間分布(廣度)和地震規模、離地震的距離可能不相關，或者是我們沒有足夠的同步 異常統計資料來說明異常觀測和地震參數的關係。
Abstract
The main goals of this project are to: (1) explore the anomalous crustal deformation phenomena by analyzing the time series from 72 continuous GPS and 13 borehole strainmeter stations; (2) determine the accumulation of current crustal strain pattern revealed from principal strain rate, shear strain rate and rotation rate by GPS velocity filed and calculate the coupling coefficient, slip deficit and slip rate along the fault plane by inversion of geodetic measurements; (3) compare the strain rate from comtinuous GPS and strainmeter measurements and assess the parameters for the change of strain rate; (4) study the anomalous observation from geochemical monitoring stations with the comparison of continuous GPS and strainmeter measurement; (5) assess the potential of fault activity of the Chishang fault and Hsiaokangshan fault based on the earthquake probability model developed in USA and Japan ; (6) build and maintain the database for access borehole strainmeter records and set up database security. The goal of this proposal is to gather new information about fault behavior in Taiwan using the new-installed GPS and strainmeter stations. Along with multidisciplinary studies of plate-boundary tectonics, observation of earthquake activity, numerical simulations, and active fault systems, we aim at integrating these informations into a comprehensive understanding of fault activity and earthquake probability, seismogenic structures, fault mechanics and information of possible earthquake precursory.
For the 2012 final report, we focus on the topics of (1) examinations of results of GPS and precise leveling data that has been measured up-to-date; and (2) analysis of surface deformation in Southern Taiwan. We first process the measurements from compaign-mode GPS in Taiwan area and 29 precise leveling lines. The GPS velocity field in Hengchun area is consistent with the GPS velocities from 2002 to 2011.
Precisions of 90.0% leveling sections of 29 precise leveling lines are less than 2.0 mm per kilometer, and all sections are within the closure. In terms of analysis of GPS and leveling measurements and results of fault model, the fault slip rates of the Liuchia fault, Chukou fault, and Chutouchi fault are 8.6 ± 1.3 mm/yr, 6.9 ± 1.6 mm/yr, and 29.6 ± 2.7 mm/yr, respectively. The locking depths of these three faults are 1.2 ± 0.4 km, 0.4 ± 0.3 km, and 5.6 ± 0.4 km, respectively. Assuming the fault lengths of the Liuchia fault, Chukou fault, and Chutouchi fault are 23 km, 27 km, and 25 km, respectively. The accumulative moments and maximum moment magnitude of these three faults are 1.44 ± 0.46 × 1023 dyne-cm (Mw 6.66 ± 0.28), 0.41 ± 0.17 × 1023 dyne-cm (Mw 6.76 ± 0.19), and 2.10 ± 0.22 × 1024 dyne-cm (Mw 6.71 ± 0.28), respectively.
The persisted data procrssing on almost all the borehole strainmeter stations in Chiayi Hsinchu and Taipei networks are carried out to maintain the security of database for facilitating the analysis of time series of strainmeter data. No monitoring data are available in LMMT and ECT stations due to the unfunctionable status. The CH1 in RST is out of work. Since July 2012, the interrupt and abnormal spike are obsevered in CH0 of CINT station, further maintainance is expected. Consequently, all the raw data are processed to the components of strain of each channel, and
combined them into areal and shear strains for each station. We also establish the correction model for the influence of air pressure recorded in borehole-strainmeter data by using the observations during several large air-pressure variations. After removing the groundwater and air pressure effects, the residual strain data show clear tidal effect, thus the tidal effect could be furhter modeled and removed. The residual strain after removing all the above-mentioned environmental effect could be used for searching pre-seismic strain anomaly. From 2009 to November 2012, We find 3 strain anomalies in Taipei Network, 13 strain anomalies in Hinchu Network, 15 strain anomalies in Chiayi network respectively. In addition, 5 strain anomalies are found bouth in the Hsinchu and Chiayi networks.
For assessment of fault parameters and logic trees of probability analysis for active faults, three expert consult meetings were held by using the Chelungpu fault as a case example to demonstrate how to establish the logic trees for probability analysis. First of all, we collect the fault parameters of the Chihshang and Xiaogangshan faults. Based on BPT model, the probabilities for a Mw 6.7~7.4 earthquake occurred along the Chihshang in 30, 50 and 100 years are 36.3%, 46.3%
and 61.5% respectively. The Xiaogangshan fault could extend northward with a fault length of 31 Km. On the base of Poisson model, the probabilities for a Mw 6.7~6.8 earthquake occurred along the Chihshang in 30, 50 and 100 years are 6.0%, 9.8%
and 18.5% respectively.
We have searched for possible precursory anomalies for magnitude greater than 5 earthquakes (M>5), using geochemical, hydrological observation, borehole strainmeter, and seismological observations. During the study period of Jan.2009 to Oct. 2012, there are 112 M >5 events occurred in Taiwan. Two earthquakes appear to reveal the synchronized anomalies from hydrological, geochemical, and borehole strain signals, whereas ambient tremors are also observed. These two earthquakes are not local to stations nor both bigger than 6, therefore we argue that the observed anomalies are a function of earthquake magnitude and source-to-station distance.
KEYWORDS: observation of surface deformation, Time series, Borehole Strainmeter, Analysis in Potential Activity of Faults
第一章、緒 論
1-1 計畫整體概述
經濟部中央地質調查所於91～95 年「地震地質調查及活動斷層資料庫建置」計畫 中，已逐年在台灣陸上活動斷層帶設置監測點位，包括全球定位系統(Global Positioning System，簡稱 GPS)與井下應變儀(borehole strainmeter)。累積至 100 年為止，已完成 連續GPS 站共 72 站(圖 1.1 和表 1.1)和 13 口井下應變儀(圖 1.1 和表 1.2)及 8 個地球 化學觀測站(圖 1.1 和表 1.3)。藉由解算連續 GPS 之每日座標解，以及水準測量之計算 與分析，提供地殼活動觀測資料，將有助於吾人瞭解該地區之斷層、地震活動與觀測結 果之關聯性。另外分析位於梅花國小(PFMT)、瑞峰國小(LMMT)、大坪國小(BMMT)、
新樂國小(CINT)、中興國小(TSUN)、太興國小(TAIS)、樹林(SLIN)、曾文水庫北(RNT)、
達邦(DARB)、曾文水庫南(RST)、甲仙十八灣(ECT)、錦和(JING)及明德中學(SANS) 等13 個井下應變儀資料，討論該區域之觀測數據的可靠性，資料分析包含：估計因自 然環境對應變資料的影響量、估計井孔回復與水泥膨脹效應的影響趨勢，以及大氣壓力、
水文、地潮及海潮效應的影響量等修正和移除不正常的突出資料。
本計畫除了每年持續搜集、計算累積至最新的GPS 追蹤站及應變儀觀測資料，同 時還會將地震資料、GPS 監測點、連續追蹤站及井下應變儀資料整合分析探討，本團 隊也會利用中央地質調查所98 至 100 年度之委辦計畫（斷層活動性觀測研究第二階段 -斷層活動性之地球化學觀測與研究)之地球化學觀測站資料加以比對，期望能找出良好 的地球物理與地球化學資料相關性。斷層活動性觀測研究第二階段-斷層活動性之地球 化學觀測與研究委辦計畫中，主要著重於台灣各活動斷層區設置氣體與水位遠端傳輸觀 測站及地下水氡與溶解氣體之調查工作，以瞭解不同構造區觀測結果之異同，探討台灣 南部與北部不同構造區對於觀測結果之影響，並評估觀測站氣體成份與水位觀測結果，
及作為斷層與地震活動之可能前兆訊息。該研究團隊發現，以歷年大平地觀測站的觀測 結果為例，地震若發生距觀測站不遠的地方，通常在數天至數小時前，氡氣濃度皆呈現 異常升高的變化情形，在排除氣象因子及人為因素影響後，這些的異常值出現很明顯的 就是該次地震發生前的地震前兆訊息。就整體的來說，大平地觀測站的變化可以反映出 台灣北部地區地殼的活動情形，特別是發生在觀測站周遭數十公里內及宜蘭平原內的地 震事件。另外，經過長期觀測結果顯示，測站中崙濁水潭氣體之 CO2/CH4比值有最明 顯的變化，其變化與地震活動也最有關連。利用分析儀器，就地分析當地土壤氣體成份，
於2002 年 11 月 1 日開始發現其氣體成份有非常明顯的成份變化，且於一星期後本地 區發生了規模4.1，深約 11.2 公里的地震（震央便在觀測站附近），而於地震發生約兩 天後，氣體成份又逐漸回復到原先背景值。如果此氣體成份異常現象，果真主要是受此
地震活動所控制影響，這將是非常有效而直接的「地震前兆」現象，非常有助於我們對 該地區斷層與地震活動的瞭解。由以上研究結果顯示，無論地球物理或地球化學的研究 都非常重要，若能將地球化學的數據與地球物理的資料加以整合，相信可以推估更加完 整且具有絕對參考價值的斷層活動性與地震潛能評估。故本團隊除持續搜集、計算累積 至最新的GPS 追蹤站及應變儀觀測資料，並致力於整合分析地震資料、GPS 監測點、
連續追蹤站、井下應變儀及地球化學資料，做進一步的探討。
最後，也會比較美國及日本先進國家之斷層活動度與地震潛能評估模式，剖析其優 缺點，提供作為建立台灣分析模式後，實際進行斷層活動度與地震潛能模式之分析。
全程計畫預期進度甘梯圖請見表C，全程計畫工作內容說明如下：
98 年：
(1) 連續 GPS 追蹤站
a. 完成地調所設置 GPS 連續觀測站資料檢核及計算。針對每年的觀測結果進 行校驗、誤差分析與測站觀測品質查核。
b. 完成地調所設置 GPS 連續觀測站時間序列解算。將 GPS 時間序列擬合，
並去除大誤差量之觀測天數，分析年週期與半年週期效應，求得各測站之 地表水平與垂直方向的位移量，並分析鄰近斷層的滑移速率與區域之應變 率之改變。
c. 整合地調所與其他單位交換之 GPS 連續觀測站解算之結果加入分析，完成 全台各區域之應變率之計算。
(2) 井下應變儀觀測
a. 多分量井下應變儀的檢校，完成包含曾文（南）、曾文（北）、十八灣、中 興、太興、達邦等 6 站井下應變儀軸向校正與氣壓、潮汐及井孔溫度變化 之響應校正，並持續分析應變累積與地震之關係。
b. 完成各觀測站之資料收集及編修，並進行面應變、剪應變分析。
c. 收集鄰近地殼、地震活動觀測資料，分析應變儀觀測站及水位觀測井之資 料與相關斷層之活動關聯性並建立異常資料事件檔，期能歸納出可靠之斷
(4) 斷層潛能分析模式之評估
a. 分析比較美國及日本之斷層活動度與地震潛能分析模式，並剖析其優缺 點。
b. 挑選瑞穗斷層與車籠埔斷層，蒐集並確定斷層參數（包括斷層名稱、長度、
走向、傾斜角度、單一事件變位量、最近一次活動時間、滑移速率、滑移 赤字及地震重複周期、最大地震規模），進行斷層活動度與潛能分析模式之 評估。
99 年：
(1) GPS 連續追蹤站
a. 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，進行資 料檢核及解算地表水平與垂直方向的位移量及速度場，並提供區域之主應 變率、剪應變率、及跨斷層的滑移速率分析。
b. 進行 GPS 時間序列分析，去除大量誤差之觀測及分析年週期與半年週期效 應，並探討各測站的雜訊特性。所得之時間序列將與地震資料進行比對，
期望解析出慢地震效應與台灣各不同地區之變形特性。
c. 利用所得之地表速度場及應變率，對台北盆地地區及新竹地區進行斷層模 型參數反演，推估這兩區域內活斷層之地下形貌及震間滑移速率；並推算 斷層的能量累積率及其與可能之最大地震規模間的關係，提供地震潛能分 析模式之依據。
(2) 井下應變儀觀測
a. 多分量井下應變儀的檢校，完成包含大坪、瑞峰、梅花、新樂、明德及錦 和等 6 站井下應變儀軸向校正與氣壓、潮汐及井孔溫度變化之響應校正，
並持續分析應變累積與地震之關係。
b. 完成各觀測站之資料收集及編修，並進行面應變、剪應變分析。
c. 收集鄰近地殼、地震活動觀測資料，分析應變儀觀測站及水位觀測井之資 料與當地斷層、地震活動之關聯性並建立異常資料事件檔，期能歸納出可 靠之斷層活動潛勢因子與經驗法則。
d. 持續建立資料庫（收集並處理資料）。
e. 實際應用 98 年已建立之井下應變儀維護紀錄表標準格式，檢討本案巡察及 維護使用後之效益。
(3) 整合觀測資料進行分析
a. 整合分析累積至最新之 GPS 連續站資料、井下應變儀觀測資料，同時利用 所得之地球化學觀測站資料加以比較，找出其相關性。
(4) 斷層潛能分析模式之評估
a. 蒐集並確定山腳斷層及新城斷層之斷層參數：包括斷層名稱、長度、走向、
傾斜角度、單一事件變位量、最近一次活動時間、滑移速率、滑移赤字及 地震重複週期、最大地震規模等，進行斷層活動度與地震潛能分析模式之 評估，說明各項參數計算與求取之考量；同時詳細標註資料來源及參考文 獻。
100－101 年：
(1) GPS 連續追蹤站
a. 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，進行資 料檢核及解算地表水平與垂直方向的位移量及速度場，並提供區域之主應 變率、剪應變率、及跨斷層的滑移速率分析。
b. 進行 GPS 時間序列分析，去除大量誤差之觀測及分析年週期與半年週期效 應，並探討各測站的雜訊特性。所得之時間序列將與地震資料進行比對，
期望解析出慢地震效應與台灣各不同地區之變形特性。
c. 利用所得之地表速度場及應變率，對中部地區、嘉義地區（100 年），台南 地區及高屏地區（101 年）進行斷層模型參數反演，推估這兩區域內活斷層 之地下形貌及震間滑移速率；並推算斷層的能量累積率及其與可能之最大 地震規模間的關係，提供地震潛能分析模式之依據。
d. 針對斷層模型中誤差較大的參數部分，再收集所需資料補強資料不足的觀 測結果。
(2) 井下應變儀觀測
a. 進行所有觀測站之資料收集及編修，進行氣壓計、潮汐影響及井孔溫度校 正，估計因自然環境對應變資料的影響量，井孔回復與水泥膨脹效應的影 響趨勢，計算地潮的影響量，移除不正常的突出資料，分析應變累積與地 震之關係。
b. 持續接收井下應變儀之資料，並運用多變量回歸方式及地潮模式理論分析 解算。
c. GPS 與水準測量歷年成果分析（項目至少包含 GPS 與水準測量之誤差及 成果分析、集集地震之震後變形、斷層位置及其變形特徵、斷層短期滑移 速率及應變轉移情形等）。
(4) 整合觀測資料進行分析
a. 整合分析累積至最新之 GPS 連續站資料、井下應變儀觀測資料，同時利用 地球化學觀測站之資料加以比較，找出其相關性。
(5) 斷層潛能分析模式之評估
a. 蒐集並確定六甲斷層與木屐寮斷層（100 年），池上斷層與小崗山斷層（101 年）之斷層參數：包括斷層名稱、長度、走向、傾斜角度、單一事件變位 量、最近一次活動時間、滑移速率、滑移赤字及地震重複週期、最大地震 規模等，進行斷層活動度與地震潛能分析模式之評估，說明各項參數計算 與求取之考量；同時詳細標註資料來源及參考文獻。
表 1.1：中央地質調查所建置的 72 個連續 GPS 追蹤站資料接收起始時間表。
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 GS37 泰安休息站 2006.10.25 GS02 新竹高工 2004.10.21 GS38 清水服務區 2006.10.21 GS03 工研院 2004.10.19 GS39 龍井國小 2006.10.21 GS04 大埔美農場 2004.10.16 GS40 龍峰國小 2006.10.21 GS05 半天寮淨水廠 2004.10.21 GS41 竹門國小 2007.11.23 GS06 民和國中 2004.10.21 GS42 東原國中 2007.11.23 GS07 培英國小 2004.10.21 GS43 果毅國小 2007.11.27 GS08 興華國小 2005.08.15 GS44 六甲國小湖東分校 2007.11.30
GS09 大鵬國小 2005.08.16 GS45 霧臺鄉公所 2009.01.08 GS10 竹圍國中 2005.09.06 GS46 來義國小 2009.01.08 GS11 北投國小 2005.08.15 GS47 台電南展館 2009.01.08 GS12 樂善國小 2005.09.06 GS48 廬山警光山莊 2009.04.14 GS13 國光國小 2005.08.16 GS49 廬山蔡宅 2009.04.14 GS14 西門國小 2005.09.13 GS50 馬赫坡森林民宿 2009.03.25
GS15 雙溪國小 2005.09.13 GS51 杉林國小 2009.12.18 GS16 寶山水庫 2005.09.13 GS52 新發國小 2009.12.18 GS17 太平國小 2005.09.14 GS53 星星兒的家 2009.12.18 GS18 嘉義農試所 2005.09.14 GS54 大洲國中 2009.12.15 GS19 保長國小 2006.07.12 GS55 舊寮國小 2009.12.11 GS20 龜山島 2006.08.04 GS56 瑪家國中 2009.12.14 GS21 大嘉國小 2006.06.10 GS57 石門國小 2009.12.15 GS22 快官交流道 2006.06.10 GS58 高士國小 2009.12.14 GS23 五光國小 2006.05.30 GS59 車城國小射寮分校 2009.12.17
GS24 文祥國小 2006.05.30 GS60 永港國小 2009.12.18 GS25 寶山國小 2006.05.31 GS61 梅花國小 2010.10.05 GS26 名崗國小 2006.05.31 GS62 新樂國小 2010.10.05 GS27 彰化農場 2006.05.31 GS63 太興國小 2010.10.05 GS28 中崙加壓站 2006.06.17 GS64 里佳國小 2010.10.05 GS29 潭頂自來水廠 2006.06.16 GS65 茶山國小 2010.10.05 GS30 大橋國小 2006.06.25 GS66 達邦 2010.10.05
GS31 西勢國小 2006.06.17 GS67 新美國小 2010.10.05 GS32 虎頭埤 2006.06.23 GS68 三和國小 2010.12.17 GS33 永華國小 2006.06.22 GS69 樹林焚化爐 2011.09.09 GS34 成大航太實驗場 2006.06.24 GS70 玉田國小 2011.09.09 GS35 南沙崙農場 2006.06.24 GS71 大隱國小 2011.09.09
GS36 德化國小 2006.10.21 GS72 利澤國中 2011.09.09
表 1.2：井下應變儀測站之經緯度與資料接收起迄時間表。
編 號
測站代
碼 站名 安裝日期 資料起迄時間 Coordinate(WGS84)
儀器狀況及建議
起始 結束 經度 緯度 高程(m)
1 RST 曾文水庫南 2003/10/23 2004/07/18 2012/11 120°30’4.65 23°14’10.97 110
CH1 感應器於 2005 年 4 月受地震影響之 後一直都沒有接收到資料，判定為永久損 壞。
2 RNT 曾文水庫北 2003/10/28 2004/04/15 2012/11 120°35’53.58 23°19’39.92 252 良好(2009 年 9 月之後為現地下載)
3 ECT 甲仙十八灣 2003/10/26 2004/04/16 2007/07 120°34’57.69 23°08’29.21 448
因雷擊而故障，於2004 年 12 月之後資 料品質不佳，且2007 年後無資料。2011 年12 月正式廢除，不再繼續觀測維護。
該站觀測系統可充作曾文南站、曾文北站 完整備品系統。
4 PFMT 梅花國小 2005/06/04 2005/06/04 2012/11 121°12’1.73 24°40’43.69 496 良好 5 LMMT 瑞峰國小 2005//06/04 2005/06/07 2012/10 121°6’49.85 24°39’47.49 247
安 裝 初 期 由 於 雷 擊 事 件 造 成 CH2 與 CH3 資料一直都不正常，無法處理。不 再繼續觀測維護。
6 BMMT 大坪國小 2005/05/18 2005/06/09 2012/11 121°3’1.92 24°40’34.52 195 良好 7 TSUN 中興國小 2006/03/01 2006/03/01 2012/11 120°41’21.04 23°28’42.48 1370 良好 8 TAIS 太興國小 2006/03/04 2006/03/04 2012/11 120°37’36.95 23°32’34.1 790 良好
9 CINT 新樂國小 2006/11/15 2006/11/15 2012/11 121°14’32.12 24°43’57.8 505.2 CH0 於 2012 年 7 月之後有資料中斷與數 值不正常跳階的情況發生。
10 DARB 達邦 2006/11/19 2006/11/19 2012/11 120°44’29.39 23°27’22.27 952.8 良好 11 JING 錦和國小 2007/11/07 2007/11/20 2012/11 121°28’49.31 24°59’35.89 19 良好 12 SANS 明德中學 2007/11/02 2007/11/12 2012/11 121°21’21.01 24°54’28.51 80 良好 13 SLIN 樹林焚化廠 2009/09/11 2009/09/11 2012/11 121°22’10.36 24°58’10.81 77 良好
表 1.3：地球化學觀測站資料接收起始時間表。
類別 編號 測站
代碼 站名 安裝日期
資料起迄時間 Coordinate(WGS84)
儀器狀況及建議
起始 結束 經度 緯度 高程
(m)
土 壤 氣 體
1 TPT 大平地 2005/12 2012/12/03 121°9’6.552 24°43’19.092 217 儀器皆正常，唯網路常因下雨斷線。
2 MS 梅山 2006/08 2006/08/22 2009/12/28 120°33’58.48 23°35’18.29 颱風影響，地基掏空，遷往舊古坑站。
GK 舊古坑 2010/01 2010/01/27 2011/12/27 120°34’12.42 23°36’34.76 降雨影響，地層下陷，遷往新古坑站。
GK 新古坑 2011/12 2011/12/22 2012/12/06 120°34’13.35 23°36’34.88 188 仍舊受到降雨影響，阻塞逸氣來源。
3 CL 中崙 2004/04 2004/04/07 2012/12/10 120°33’6.552 24°43’19.092 720 儀器皆正常，但是會受到降雨影響，會有劇烈起伏。
4 RS 二溪 2006/11 2006/11/15 2010/12/31 121°9’6.4284 23°22’54.984 此外測站後面的土地持續流失，測站恐會崩塌。
5 PT 屏科大 2008/10 2008/10/17 2012/12/10 120°24’42.876 23°7’18.948 30 良好
6 SA 蘇澳 2009/12 2009/12/11 2010/12/31 121°49’54.624 24°36’7.236 颱風影響，地基掏空，於2010/12/31 結束觀測。
7 ML 美崙 2010/09 2010/09/30 2012/09/16 121°36’6.732 23°59’31.164 測站受到降雨影響，逸氣來源受阻，於2012/10/25 遷至壽豐東華大學校區。
DH 東華 2012/10 2012/10/25 2012/12/10 121°33’3.23 23°53’50.21 37 良好
位 4 SL 新樂 2006/11/15 2008/12/1 2012/10/16 121°14’32.12 24°43’57.08 505.2 運作良好，但 2012 年 10 月後已無資料。
5 RF 瑞峰 2005/6/4 2009/9/30 2012/4/2 121°6’49.85 24°39’47.49 247 前兆表現不佳，建議不再繼續觀測與維護。
6 SS 雙溪 2005/11/1 2008/12/1 2012/9/1 120°59’24.33 24°45’57.76 105 因用地問題已無法設站，於 2012 年 9 月後斷訊。
7 MH 梅花 2005/6/1 2008/12/1 2011/9/3 121°12’1.73 24°40’43.69 496 前兆表現不佳，建議不再繼續觀測與維護。
8 CS 中興 2006/3/1 2008/12/1 2010/7/22 120°41’21.04 23°28’42.48 1370 有前兆反應，但因儀器問題已於 2010 年 7 月後無 資料。
9 TS 太興 2006/3/4 2008/12/1 2011/6/9 120°37’36.95 23°32’34.1 790 有前兆反應，但因儀器問題已於 2011 年 6 月後無 資料。
10 DB 達邦 2006/11/19 2008/12/1 2012/5/3 120°44’29.39 23°27’22.27 952.8 有前兆反應，但因儀器問題已於 2012 年 5 月後無 資料。
11 YS 沄水 2006/11/1 2009/5/8 2012/12/1 120°31’49.78 23°22’53.46 510 良好
1-2 100 年度工作成果
本計畫在100 年度的工作成果主要為連續 GPS 速度場和應變場解算，精密水準測 量之觀測以及時間序列的分析，13 個井下應變儀觀測資料的分析，六甲斷層及木屐寮 斷層的斷層潛勢分析模式之評估，地球化學、連續 GPS、長微震與井下應變儀之觀測 資料進行整合分析，概述如下：
在GPS 連續觀測部分，以臺北地區、宜蘭地區、中部地區、嘉南地區、高屏地區 及花東地區 6 個測網，解算 68 個中央地質調查所 GPS 連續站與其他單位交換約 129 個GPS 連續觀測站之速度場（圖 1.2a）和應變場（圖 1.2b）。
圖 1.2：a.全臺灣相對於澎湖白沙站（S01R）之 GPS 水平方向速度場，彩色色階反映 2002-2011 年測量資料所求得之速度場量值大小，黑色箭頭表示2002-2011 年速度場方向及大小 之分布情形。b. 全臺灣應變率場分布圖。黑色箭頭顯示地表為壓縮或是伸張變形模式，
色階反映地表變形情形，暖色系為壓縮、冷色系為伸張。
在精密水準測量部分，則顯示山腳斷層南段（新北市三重區、蘆洲區、新莊區以及 臺北市中山區）為一地表沉陷區域，最大年平均下陷速率約為26 mm/yr。
時間序列資料分析部分，圖1.4 展示台灣 19 個 GPS 連續站在 1995-2010 年間相 對於澎湖白沙站S01R 之速度場。為了探討震間期之速度變化，本計畫將 16 年間的速 度場濾除同震及震後效應切割成集集地震前（1995-1999 年）、集集地震後 1-6 年內
（2001-2005 年）以及集集地震後 6-11 年內（2006-2010 年）此三時段來表示。由圖 1.4 可以得知臺灣中部、東部，以及南部之測站，在集集地震後 1-6 年內（圖 1.4 紅色 箭頭）相較於集集震前速度場（圖1.4 綠色箭頭）有速度增快之趨勢，其中以測站 SUNM、
SUAO、HUAL、FLNM、CHEN 最為顯著，速度差異量多達 5-15 mm/yr。將集集地震 後 6-11 年內之速度場（圖 1.4 藍色箭頭）與震前速度場（圖 1.4 綠色箭頭）比較，測 站SUNM、SUAO、HUAL、FLNM 仍有差異量約 3-5 mm/yr。另外也利用速度場資料，
利用二維彈性斷層模型反演中部地區以及嘉南地區斷層的幾何型態以及滑移速率，對於 評估斷層之發震潛能有良好的依據。
圖 1.4：1995-2010 年間相對於 S01R 之速度場。綠色箭頭為集集地震震前時段（1995-1999 年）、紅色箭頭為集集地震後1-6 年內時段（2001-2005 年）、藍色箭頭為集集地震 後6-11 年內時段（2006-2010 年）。紅色星號標記集集地震震央位置。
目前井下應變儀的資料已經可以移除不正常的突出資料、估計井孔回復與水泥膨脹 效應的影響趨勢與估計因自然環境對應變資料的影響量，其中包含地下水影響與氣壓影 響分量的初步估計與移除，與利用多變數迴歸法來分析井下應變儀觀測中的潮汐分量。
並以建立移除環境影響因素後的殘餘地殼應變時間序列，作為尋找與地震相關的應變"
異常"。
100 年的計畫中，我們嘗試定義井下應變儀的地震前兆訊號，其搜尋原則如下：
a. 因為尚未修正潮汐與降雨的效應，本計畫僅搜尋台灣地區規模大於 5.0 的地震
前後各15 天可能的異常，對於變化小於潮汐變化(約 0.2 μstrain)的現象先不 考慮。對於間隔太長的前兆也先不與考慮。這是因為台灣地區規模大於 5.0 的地震，在過去兩年多來共有 87 個，考慮太長的期間會牽扯到太多的地震，
往往無法分辨何者與何者相關。
b. 對於"異常"的定義，是假設地殼的應力累積除了受地體構造力的穩定作用外，
就是受環境變化因素的影響與斷層活動力的作用。在除去了各種環境因素的 影響後，理論上在數十天之內，應變的累積大致上該是固定斜率平滑線(意指 忽略每日潮汐的變化後)。因此，明顯的斜率改變或應變突跳都可以考慮為"
異常"。
c. "異常"前兆的判斷：要判斷一個異常現象是否與某一地震相關有三個主要的條 件，其一是在該地震發生的適當時間內，必須要有同震的應變變化，這變化 可能是應變突跳(徒升或突降)，也可能是斜率的改變。若無相對應的同震應變，
就表示這測站並不在該地震的應力影響範圍內，任何半個月前或一個月前的 地殼應變應該與地震不相關。其二是在附近幾個井下應變儀觀測站中至少有 兩個以上的測站在接近的時期中都有呈現"異常"，若只有一站的明顯"異常"僅 能存疑。其三是對於所看到的"異常"要再回過來看看該時間的環境變化是否也 有奇怪的變化。由於環境因子的觀測儀器與觀測程序往往較不嚴謹，資料突 跳與資料缺失是經常發生的，適當的資料補遺與篩選是必要的程序，"異常"
資料的再確認也是必須的。
根據此一原則，我們針對2009 年至 2011 年 10 月期間，規模 5 以上的地震，在井 下應變儀資料中，新竹網發現13 個應變異常事件；嘉義網則發現 14 個應變異常事件，
其中5 次異常事件同時在兩個測網中被觀測到，如圖 1.5 所示。其中 2010 年 3 月 4 日 的甲仙地震在嘉義測網有較明顯的面應變應變率的變動，大約發生在地震前8 至 12 天 左右(圖 1.6)。
