行政院國家科學委員會專題研究計畫 期末報告
臺灣與哥倫比亞安地斯山造山前緣地質構造分析之砂盒模
型研究(II)
計 畫 類 別 ： 個別型 計 畫 編 號 ： NSC 101-ET-E-006-009-ET 執 行 期 間 ： 101 年 01 月 01 日至 101 年 12 月 31 日 執 行 單 位 ： 國立成功大學地球科學系（所） 計 畫 主 持 人 ： 林慶偉 共 同 主 持 人 ： 楊耿明 計畫參與人員： 碩士班研究生-兼任助理人員：黃士倬 碩士班研究生-兼任助理人員：吳振維 公 開 資 訊 ： 本計畫可公開查詢中 華 民 國 102 年 03 月 28 日
中 文 摘 要 ： 本計劃在過去多年在台灣本島麓山帶複雜地質構造之研究基 礎上，透過與南美洲哥倫比亞地區安地斯山造山帶變形前緣 地質構造之比較，以砂盒物理模型為工具，協助瞭解哥倫比 亞安地斯山變形前緣地質構造特性及其三維形貌與發育時 序。本研究之成果有助於哥倫比亞安地斯山礦區地質構造特 性、三維幾何型貌及其演化模式之建立，並有助於了解及評 估該礦區之儲氣潛能。 依現有地質資料了解，南美安地斯山北段(哥倫比亞)呈 現雙向的逆衝斷層系統，正斷層復活構造出現在低角度逆斷 層帶基底滑移面的下方，形成兩個不同構造型式逆衝斷塊系 統相疊的形貌。 第一年度之研究結果顯示研究區域造山前緣之幾何形貌 與砂盒模型在斜碰撞下發育成雁行排列之階梯狀逆衝斷層極 為相似。本年度計畫則模擬雙向擠壓多重斷坡之逆衝斷層之 發育。實驗結果得知，逆衝斷層之傾角度受雙斷坡間距之影 響，而雙向擠壓之時序也會決定逆衝斷層是否發育至地表， 而使得俯視下所見之逆衝斷層數目有所變化。此外，在雙向 擠壓多重斷坡產生上覆逆衝斷層系統所發育之構造三角帶形 貌，亦受兩斷坡間距及擠壓時序影響而有所改變。 中文關鍵詞： 砂盒模型、多重斷坡、構造三角帶
英 文 摘 要 ： In this study, scaled sandbox models are used to better understand the characteristics of the regional structures in the deformation front of Foothills fold and thrust belt in the Columbia Andes orogenic belt. The boundary conditions of models are determined through the surface and subsurface geology of the study area that mainly provided by the Chinese Petroleum Cooperation. The modeling results of this study will also feed back to the Chinese Petroleum Cooperation to help them better understanding the exploration targets in the study area. A double verging thrust system has been recognized in foothills fold and thrust belt of Columbia Andes. Pre-existing normal faults which located beneath the decollement of the thrust system are also reactivated during thrusting, and they commonly cut through
thrusts. In the cross section passed the Eastern Cordillera, thrusts and associated folds induced by reactivation of pre-existing normal faults are
by reactivation of pre-exiting normal faults and duplex are also seen in mountain front of Eastern Cordillera, Perija Mountain, and Merida Mountain. In the last year, single verging, double ramp models have been performed to better understanding the geometry and styles of hanging wall anticline. In this year, double verging, double or triple ramp models ware constructed to better represent the real geometry of double verging triangle zone of the Andes thrust belt. The modeling results show the dip of thrust is influenced by the spacing between the opposite facing ramps. In addition, the sequence of compression and the spacing between opposite facing ramps also influence the geometry of triangle zone in the models.
目錄
一、 前言... 1 二、 研究目的... 1 三、 文獻探討... 2 四、 研究方法... 8 五、 結果與討論... 10 六、 參考文獻... 25 附件一、國科會補助專題研究計畫成果報告自評表... 28一、
前言
前陸地區的構造或地層封閉已發現油氣田數目佔全球總數的 28% (Mann et al., 2003)，臺灣本島大 部份的油氣藏即位於此一地體構造和盆地架構之內。而近年來，臺灣中油公司在國外的探勘活動與探 勘研究計劃包括加拿大西部、委內瑞拉、哥倫比亞、秘魯和印尼等各地的礦區亦屬此一構造單元。因 此有關現有台灣地區麓山帶及前陸盆地的構造研究及相關演化之模式，可以提供相關單位於國外從事 此一類型石油盆地探勘所需的基礎架構與參考對象。本計劃之工作重點將注重雙向逆衝斷層在雙重斷 坡上盤幾何形貌在相互擠壓下造成之地質構造發育。 自中新世起至今，由於太平洋板塊以低緩的角度向東隱沒至南美洲板塊之下，在安地斯山的弧後 地區因擠壓作用於現今的 Eastern Cordillera 以及 Bucaramanga 斷層北側的 Perija 和 Merida 山脈形成雙 向的褶皺－逆衝斷層帶以及造山帶前緣的前陸盆地－Magdalena 和 Llanos 盆地(Gomez et al., 2005a, 2005b)。早期形成的張裂盆地的邊界正斷層在最近一期的造山運動中大都反轉形成主要的逆衝斷層 Bayona et al., 2008)。二、
研究目的
本研究進行一系列物理模型研究以評估不同界面條件對南美哥倫比亞安地斯山摺皺衝斷帶地質 構造特性、區域地質構造發育演化與三維構造形貌。模型結果將與現有地質資料比對，進而修正並回 饋到震測資料之解釋，以協助做出最佳之地質構造解釋。至於本研究可預期完成之成果，分述如後： 1. 完成多種不同界面條件之物理模型並建立其地質構造發育時序演化圖。 2. 經由模型結果與現有地表及地下地質構造之比對，了解研究地區地質構造發育之時空序列與空間 分布特性。 3. 經由模型結果與地表及地下地質構造之比對，得出地質構造合理之三度空間形貌，做為震測資料 解釋之參考依據。三、
文獻探討
臺灣西部地區屬於邊緣性的前陸盆地，基底為張裂性的大陸邊緣 (Yang et al., 2006)。在造山運動 之前，台灣西南部位於歐亞板塊上的被動式大陸邊緣，並經歷過兩次第三紀張裂活動(Sun, 1982; Lin et al., 2003; Yang et al., 1991, 2006)。其中最近的一期張裂活動始於中新世中期至晚期(Hsiao, 1974; Tang,
1977; Sun, 1982; Leu et al., 1985; Chow et al., 1986, 1987, 1988; Yuan et al., 1988 ; Lin et al., 2003; Yang et
al., 1991)，並形成一個向東開展的張裂型盆地(Yang et al., 1991, 2006)。該盆地由兩個相向的半地塹所
組成(Yang et al., 1991)，依單剪模式(simple-shear model)的張裂盆地模式(Wernicke, 1985; Isller et al., 1989)，兩個半地塹盆地伴隨著持續抬升的盆地邊緣(Sun, 1982; Yang et al., 1991, 2006)，而代表盆地邊
緣的邊界主正斷層帶自台灣西南外海以東北-西南走向延伸至台灣西南平原區(Yang et al., 1991)。因此，
部份台灣西南部平原區位於該張裂盆地抬升的邊緣地帶（Tang, 1977; Sun, 1982; Yang et al., 2006）。在
近一期造山運動過程中，台灣西南陸域的前陸盆地也一直處於張裂的地體構造環境(Sun, 1982; Yang et al., 2006)，一直到更新世之後，向前陸方向西移的造山帶逐漸靠近，才改變當地的應力狀態，導致正 斷層活動停止，並退向西南外海繼續發育(Yang et al., 2008)。平原區的早期正斷層向東延伸的特性一 直是待探討的重大問題。楊耿明等(Yang et al., 2006) 所發表的構造平衡剖面顯示，麓山帶變形式前緣 的主要逆衝斷層利用早期正斷層作為其斷坡的滑移面，其上盤年代相當前陸盆地早期的地層相對於下 盤的地層增厚幾達十倍；例如，在西南部麓山帶，主要逆衝斷層上盤出露的張裂期晚期地層－南莊層 的厚度向東在同斷塊之間呈明顯的突然增厚(中國石油公司，1989)，亦顯示早期正斷層的作用。 圖 3-1、橫過臺灣西部海域和平原區的地層剖面(Yang et al., 2006)。
南美安地斯山北段乃是整段山脈最寬者，在構造型式和構造盆地演化方面也是最複雜的一段。就 地形和構造單元劃分而言，南美安地斯山北段分為三條主要的山脈和構造帶，自西而東分別為： Western Cordillera，Central Cordillera 以及 Eastern Cordillera（圖 3-2）；其中，Western Cordillera 和 Central Cordillera 之間為一構造縫合帶(Dengo and Covey, 1993; Cooper et al., 1995)，Central Cordillera 和
Eastern Cordillera 之間則以 Magdalena 盆地相隔(Dengo and Covey, 1993; Cooper et al., 1995；Gomez et
al., 2005a)，在 Eastern Cordillera 東側前緣則是寬廣的 Llanos 盆地(Dengo and Covey, 1993; Cooper et al.,
1995；Gomez et al., 2005a)。Central 和 Eastern Cordillera 向北延伸被一西北－東南走向的 Santander 硬
地塊(massif)以及其西南側的左移水平滑移斷層－Bucaramanga 斷層－所截，在該斷層北側的構造單元 自西而東分別為 Santa Marta 硬地塊，Rancheria 盆地， Perija 山脈，Maracaibo 盆地以及 Merida 山脈 （圖 3-3）(Dengo and Covey, 1993; Cooper et al., 1995；Gomez et al., 2005a)。南美安地斯山北段在中生 代中期為一古太平洋板塊向東隱沒的板塊邊界，Central Cordillera 代表當時的火山帶，在弧後地區， 約略在現今的 Magdalena 盆地、Eastern Cordillera，Llanos 盆地以及 Bucaramanga 斷層北側的 Perija 和 Merida 山 脈 ， 於 侏 儸 紀 晚 期 形 成 一 系 列 的 張 裂 盆 地 (Dengo and Covey, 1993; Roeder and Chamberlain, 1995; Gomez et al., 2005a)。從白堊紀晚期開始至古第三紀中期，一外來的洋殼板塊由西
向東加入安地斯山體糸，形成 Western Cordillera，並造成 Central Cordillera 擠壓抬升形成造山帶，同 時在造山帶東側形成前陸盆地(Dengo and Covey, 1993; Gomez et al., 2005a, 2005b; Bayona et al., 2008)。 自中新世起至今，由於太平洋板塊以低緩的角度向東隱沒至南美洲板塊之下(Jordan, 1995; Baby et al., 1997)，在安地斯山的弧後地區因擠壓作用於現今的 Eastern Cordillera 以及 Bucaramanga 斷層北側的
Perija 和 Merida 山脈形成雙向的褶皺－逆衝斷層帶以及造山帶前緣的前陸盆地－Magdalena 和 Llanos
盆地(Dengo and Covey,1993; Cooper et al.,1995; Toro et al., 2004; Gomez et al., 2005a, 2005b)。早期形成 的張裂盆地的邊界正斷層在最近一期的造山運動中大都反轉形成主要的逆衝斷層(Dengo and Covey, 1993, Cooper et al., 1995; Roeder and Chamberlain, 1995; Restrepo-Pace et al., 2004; Toro et al., 2004;
Duerto et al., 2006; Bayona et al., 2008)。根據安地斯山北段的構造單元的型式和演化，Eastern Cordillera
以及 Bucaramanga 斷層北側的 Perija 和 Merida 山脈雙邊的褶皺－逆衝斷層帶前緣是本計畫所欲研究 分析之對象(圖 3-4 與圖 3-5)。
圖 3-4、Rencheria 盆地 Perija 地區數值地形圖與地質圖。
在臺灣西部和南美安地斯山北段的前陸地區的構造特性與發育模式上皆有涉入早期正斷層復活 的構造活動。不過，臺灣和南美安地斯山北段(哥倫比亞)之間仍存在不同尺度的差異。(1)臺灣的現代 造山帶屬於單一主要方向的逆衝斷層系統，而南美安地斯山北段(哥倫比亞)則呈現雙向的逆衝斷層系 統 (Dengo and Covey, 1993; Cooper et al., 1995; Restrepo-Pace et al., 2004; Toro et al., 2004; Duerto et al., 2006) (圖 3-6)。(2)臺灣西部的正斷層復活構造出現在低角度逆斷層帶的前緣(Yang et al., 2006)，並且
往往作為低角度逆斷層淺部的斷坡滑移面。南美安地斯山北段(哥倫比亞)的正斷層復活構造出現在低 角度逆斷層帶基底滑移面的下方，而形成兩個不同構造型式逆衝斷塊系統相疊的形貌 (Dengo and Covey, 1993; Cooper et al., 1995; Jones, 1995; Restrepo-Pace, 2004; Toro et al., 2004)(圖 3-4)。較常見的情
形是，較晚發育的反轉正斷層自基盤(先中生代地層) 直接切過在中生代地層底部滑移的低角度逆斷 層，或者向上和低角度逆斷層合而為一再繼續滑移(Dengo and Covey, 1993; Cooper et al., 1995; Jones, 1995; Restrepo-Pace, 2004; Toro et al., 2004; Gomez et al., 2005; Duerto et al., 2006)。在橫過 Eastern
Cordillera 的構造面上往往可見因反轉正斷層的滑移作用而形成在中生代地層底部滑移的低角度逆斷
層以及其上地層一起被彎曲褶皺的形貌(圖 3-6)。在 Eastern Cordillera、Perija 山脈和 Merida 山脈東西 兩側前緣也可見到和反轉正斷層叠置斷塊共生的構造三角帶(Restrepo-Pace, 2004; Toro et al., 2004; Duerto et al., 2006)以及可鑑別褶皺－逆衝斷層作用活動年代的活動構造(Gomez et al., 2005a; Duerto et
圖 3-6、南美安地斯山北段(哥倫比亞)橫過 Magdalena 盆地 Eastern Cordillera 和 Llanos 盆地的構造剖 面(Restrepo-Pace et al., 2004)。
四、
研究方法
本研究之工作架構與流程如圖 4-1 所示，主要包含下列步驟： a. 首先經由現有地表地質，地球物理及地下地質資料之研判，決定模型實驗所用之界面條件。 b. 模型配置與架設：依據率定之界面條件設計模型，並進行組裝與架設。 c. 進行室內模型研究，模型研究觀察的重點包括： (1) 不同構造元素發生的先後次序及其空間分布之關係。 (2) 各構造元素三度空間之幾何全貌。 (3) 斷層系統內應力場及應變場之分布 d. 模型結果比對：紀錄與分析過後之物理模型實驗結果須與現有地質資料包括區域地質圖、 震測剖面、構造平衡剖面加以比對，如與實際狀況差異極大則需重新檢討界面條件與實驗 參數。e. 修正模型邊界條件重新進行模型實驗: 步驟 c 至 e 需重覆進行，直到模型結果與實際地質 狀況具有可接受之相似性。 f. 報告撰寫
率定模型邊界條件與模型比例
模型實驗之觀察與紀錄
實驗結果與區域地質現況之比對
結論
彙整區域地質資料與前人研究
提出區域地質問題
配置與架設模型
製作模型實驗
符合
不符合
圖 4-1、研究架構與流程五、
結果與討論
物理模型實驗儀器為支撐模型及馬達的骨架。此儀器由方形鋼焊接而成，其長、寬、高各為 120 公分、100 公分、200 公分。模型擠壓之動力裝置為三個馬達分別推動一支活塞所組成，該馬達會裝 置於物理模型實驗儀器上。此外馬達推動活塞的速度由電腦控制，可以減少人為推動之實驗誤差及速 度不均之狀況。 實驗材料的選擇應考慮下列條件：(1)材料不會與周圍物質產生反應、(2)試驗過程中其自身的物 理性質不會改變、(3)切剖面觀察時不會因為側向支撐移去而不穩、(4)實驗中的尺度比例（scaling ratio） 要相同。根據 Hubbert（1951）與 Naylor et al.（1986）的研究，乾砂的破壞行為是遵循 Navier-Coulomb 定律，其內聚力可以忽略，內摩擦角為 30°，與自然界多數岩體的內摩擦角相同。當模型與自然界實 體的比例在 10-4 與 l0-7之間時，乾石英砂是最適合作為模擬脆性變形行為的材料。因為本研究對象為 上部地殼的脆性沈積岩，故本研究選定乾石英砂作為模擬的材料。第一年計畫成果
第一年計畫實驗之目的在於評估當逆衝斷層系統之下盤存在雙重斷坡存在幾何形貌時，其上盤地 質構造發育形貌之時空變化。透過區域地質之判釋與分析，不同實驗設計之嘗試，本報告選用兩組砂 盒實驗之成果說明雙重斷坡幾何形貌下，逆衝斷層上盤地質構造發育時序及其幾何型貌之特性。選用 砂盒實驗之相關參數如表一所示。實驗之模型設計與配置則如圖 5-1 至圖 5-4 所示。 表一、單向雙重斷坡砂盒模型實驗參數矩陣表。 NO 兩斷坡距離 擠壓距離 後阻體距第一塊斷坡 下斷坡角度 上斷坡角度 5 10cm 15cm 20cm 30 30 6 5cm 15cm 20cm 30 30 實驗 5 至與 6 皆於逆衝斷層上盤鋪設鋪砂 0.5 公分厚之石英砂 8 層並且皆由後阻體擠壓 15cm。 實 驗 5 之模型其第一塊斷坡跟第二塊斷坡之距離為 10 公分。實驗 6 模型配置採取第一塊斷坡跟第二塊 斷坡之間距離較短，採取 5 公分來做為實驗配置。圖 5-1、實驗 5 雙重斷坡下盤型貌之立體配置圖。
圖 5-2、實驗 5 雙重斷坡砂盒模型下盤之之俯視圖。
圖 5-4、實驗 6 雙重斷坡砂盒模型下盤之之俯視圖。 就兩斷坡水平距離相距 10 公分的模型(實驗 5)，在圖 5-5 所見逆衝斷層之之發育時序，可見實驗 結束時共有六條主要之逆衝斷層發育。其中前五條發育之逆衝斷層約略以等間距分布之特性發育，此 與傳統單一斷坡模型所見之逆衝斷層發育特性相似，但最後發育之逆衝斷層其間距則明顯較先前發育 之逆衝斷層為大。而由圖 5-6 的 Line F 之橫剖面(圖 5-7 中)，可見第六條逆衝斷層其間距教大之主因 是受第二個斷坡存在之影響。此外，在第二個斷坡與斷坪交界處，可見一反向逆衝斷層之發育，此一 反向逆衝斷層與第六衝斷層形成一上拱構造。
圖 5-6、實驗 5 各剖面位置標示圖 圖 5-7、實驗 5 剖面 F 所見之地質構造。 就兩斷坡水平距離相距 5 公分的模型(實驗 6)，在圖 5-8 所見逆衝斷層之之發育時序，可見實驗 結束時共有五條主要之逆衝斷層發育。其中前三條發育之逆衝斷層約略以等間距分布之特性發育，但 第四條發育之逆衝斷層其間距則明顯較先前發育之逆衝斷層為大，而其與第五條逆衝斷層之間距又回 復至與前三條約略相當之情況。而由圖 5-9 的 Line E 橫剖面(圖 5-10)中，可見第四條逆衝斷層其間距 較大之主因可能亦是受第二個斷坡存在之影響。此外，在第四條逆衝斷層上盤處，可見一反向逆衝斷 層之發育，此一反向逆衝斷層與第四衝斷層形成一上拱構造。
圖 5-9、實驗 6 各剖面位置標示圖 圖 5-10、實驗 6 剖面 E 結果 在實驗 5、6 中，雖然擠壓的大小一致，但是觀看其正向結果而言，可以發現出其二者變形前緣 的量並不是相同的，在實驗 5 之中，可以發現其變形前緣在最後結果中明顯出露的有六條而在實驗 6 中，最終的變形前緣數量只有五條，而在正常的逆衝斷層擠壓活動來說在相同的擠壓量，相同的厚度 條件下，其變形前緣數量應該是會相互一致的，所以影響其二者不同的變因就在於基盤兩個連續斷坡 之間的距離，而在實驗 5 之中，由於兩者斷坡距離較長於實驗 6，所以其應力伸展比較不會受到限制 所以會多出露一條變形前緣，而在實驗 6 中可以說是因為其二者斷坡位置太過於接近，讓應力沒有適 當的空間來做下一條逆衝斷層的出露，而這個結果也造就了兩個在後段出露的 pop-up 構造上的不同，
雖然兩個皆有出露 pop-up 構造，也都是因為接觸到下一斷坡後才出現的反向應力讓這構造出露，而 在實驗 6 中因為兩個斷坡位置相較於實驗 5 的近，所以在 pop-up 構造產生後其下方又會有一個逆衝 斷層出露，而使得實驗 6 的 pop-up 構造更為明顯，所以在實驗 5 的 pop-up 構造，就沒有在實驗 6 那 樣的明顯，其規模也沒有比較開闊。
第二年計畫成果
今年計畫著重於下盤存在雙向多重斷坡受擠壓後的上盤構造發育形貌。根據震測剖面及其他文獻 探討，將實驗設計如圖 5-11，實驗矩陣為表二所示。 表二、本研究各組實驗之實驗參數表。 NO 兩斷坡距離 (A) 擠壓距 離 後阻體距第一塊斷坡 (B) 下斷坡角 度 上斷坡角 度 擠壓時序 1 5cm 8cm 10cm 30 30 同時 2 2cm 8cm 10cm 30 30 同時 3 2cm 8cm 10cm 30 30 先擠壓一邊結束後，再擠壓另 一邊實驗 1
實驗 1 為雙向多重斷坡和表三實驗參數設置下，兩後阻體同時擠壓 8cm。擠壓完成後，由圖 5-12 最終地表跡線圖可知，各有兩條逆衝斷層產生，最後產生之斷層相接觸。由剖面 D(圖 5-14)觀察，也 可發現各有兩條逆斷層發育，且有反向逆斷層發育。 表三、實驗 1 之實驗參數表。 NO 兩斷坡距離 (A) 擠壓距離 後阻體距第一塊斷坡 (B) 下斷坡角 度 上斷坡角 度 擠壓時序 1 5cm 8cm 10cm 30 30 同時 圖 5-12、實驗 1 最終地表跡線圖。紅線為出露地表之逆衝斷層，綠線為相向之逆衝斷層相接 觸的地方。圖 5-13、實驗 1 個剖面位置標示圖。A 至 D 為實驗中所觀察之剖面位置。
實驗 2
實驗 2 和實驗 1 差別為兩斷坡距離縮短，在雙向多重斷坡和表四實驗參數設置下，兩後阻體同時 擠壓。擠壓完成後，由圖 5-15 可發現有五條逆衝斷層出露地表。由實驗 2 剖面 D(圖 5-17)觀察，最後 發育之逆衝斷層皆被先前發育之逆衝斷層覆蓋。 表四、實驗 2 之實驗參數表。 NO 兩斷坡距離 (A) 擠壓距離 後阻體距第一塊斷坡 (B) 下斷坡角 度 上斷坡角 度 擠壓時序 2 2cm 8cm 10cm 30 30 同時 圖 5-15、實驗 2 最終地表跡線圖。紅線為出露地表之逆衝斷層，綠線為相向之逆衝斷層相接觸 的地方。實驗 3
實驗 3 和實驗 2 差別為擠壓時序的不同，雙向多重斷坡和表五實驗參數設置下，分兩階段擠壓。 第一階段擠壓完成後，由圖 5-8 可觀察到有 3 條逆衝斷層出露地表；第二階段擠壓完成後，由圖 5-19 可觀察到有 5 條逆衝斷層出露地表，且可發現第一階段發育之逆衝斷層，被第二階段發育之逆衝斷層 擠壓覆蓋，由剖面(圖 5-21)可觀察到此現象。 表五、實驗 3 之實驗參數表。 NO 兩斷坡距離(A) 擠壓距離 後阻體距第一塊斷坡(B) 下斷坡角度 上斷坡角度 擠壓時序 3 2cm 8cm 10cm 30 30 先擠壓一邊結束 後，再擠壓另一邊 實驗 5-18、實驗 3 第一階段地表跡線圖。紅線為第一階段出露地表之逆衝斷層。圖 5-19、實驗 3 第二階段最終地表跡線圖。紅線為第一階段出露地表之逆衝斷層，藍線 為第二階段出露地表之逆衝斷層。
圖 5-21、實驗 3 剖面 D 結果。顯示紅線為第一階段產生之逆衝斷層，藍線為第二階段產生之逆衝斷 層。
綜合上述實驗數據，歸納邊界條件與構造發育的關聯如下： (一)、兩斷坡間距對模型發育之影響 實驗 1 和實驗 2 差別在於兩斷坡之距離，擠壓過程中所產生之斷層間距，因實驗 2 兩斷坡間距較 短，使得雙向擠壓產生之逆衝斷層相互影響之範圍較大。實驗 1 產生四條逆衝斷層，可知在相同擠壓 量下，若逆衝斷層發育未受抑制，應產生四條正向逆衝斷層。實驗 2 在擠壓後期，因變形前緣已相互 接觸，使其逆衝斷層發育受到抑制，形成角度較實驗 1 大的逆衝斷層形貌，且正向逆衝斷層數目也多 了兩條。最後生成之正向逆衝斷層，由圖 4 可知，因受抑制而未出露地表。 (二)、擠壓時序之影響 實驗 2 和 3 差別於擠壓時序，其產生之逆衝斷層數目不一樣。在同時擠壓之配置下，兩側皆有三 個逆衝斷層。而在先擠壓一邊結束，再擠壓另一邊之配置下，第二階段擠壓產生之逆衝斷層受第一階 段擠壓形成之逆衝斷層抑制，甚至切過原有逆衝斷層，使得其斷層角度較先前擠壓形成之逆衝斷層大， 正向逆衝斷層也多了一條。 (三)、構造三角帶 因實驗 1 雙斷坡間距較大，逆衝斷層在生長時未受抑制，形成角度較緩之樣貌，產生圓頂狀之構 造三角帶。實驗 2 雙斷坡間距較小，逆衝斷層在生長時受到另一邊逆衝斷層抑制，形成角度較大之形 貌，產生尖角狀之構造三角帶。實驗 3 實驗配置為先擠壓一邊結束後，再擠壓另一邊，因第二階段擠 壓產生之逆衝斷層受第一階段產生之逆衝斷層影響，產生"入"狀之構造三角帶。 (四)、結論 利用砂盒模型模擬雙向多重斷坡受擠壓後，其上覆逆衝斷層產生之形貌變化，可由實驗結果得知， 雙斷坡間距較大之實驗配置，其逆衝斷層生長角度會比雙斷坡間距小之配置較陡。而擠壓時序也會決 定逆衝斷層受抑制之位置，而使得逆衝斷層數目產生改變。在雙向多重斷坡產生上覆逆衝斷層系統所 發育之構造三角帶形貌，亦受兩斷坡間距及擠壓時序影響而有所改變。
六、
參考文獻
[1] Baby, P., Rochat, P., Mascle, G. and Herail, G., 1997, Neogene shortening contribution of crustal thickening in the back arc of the Central Andes: Geology, v. 25, p. 883-886.
[2] Bayona, G., Cortes, M., Jaramillo, C., Ojeda, G., Aristizabal, J. J. and Reyes-Harker, A., 2008, An integrated analysis of an orogen-sedimentary basin pair: Latest Cretaceous-cenozoic evolution of the
[3] Chow, J., Yang, K. M., and Chen, H. M., 1987, Structural traps of the Paiho area, Southern Taiwan: Petrol. Geol. Taiwan, n. 23, p. 13-39.
[4] Chow, J., Yang, K. M., and Chen, H. M., 1988, Seismic interpretation of the Subsurface strutures in the Yuchu-Chiali area, Southern Taiwan: Petrol. Geol. Taiwan, n. 24, p. 60-95.
[5] Chow, J., Yuan, J., and Yang, K. M., 1986, Geological interpretation of the seismic in the Houpi area, Taiwan: petrol. geol. Taiwan, n. 22, p. 27-53.
[6] Cooper, M A., Addision, F. T., AQlvarez, R., Coral, M., Graham, R. H., Hayward, A. B., Howe, S. Martinez, J., Naar, J., Penas, R., Pulham, A. J. and Taborda, A., 1995, Basin development and tectonichistory of the Llanos Basin, Eastern Cordillera, and Middle Magdalena Valley, Colombia, AAPG, v. 79, p. 1421-1443.
[7] Dengo, C. A, and Covey, M. C., 1993, Structure of the Eastern Cordillera of Colombia:Implications for Trap Styles and Regional Tectonics: AAPG Bulletin, v.77, p. 1315-1337.
[8] Duerto, L., Escalona, A. and Mann P., 2006, Deep structure of the Merida Andes and Sierra de Perija mountain fronts, Maracaibo Basin, Venezuela: AAPG Bulletin, v. 90, p. 505-528.
[9] Gomez, E., Jordan, T. E., Allmendinger, R. W. and Cardozo, N., 2005a, Development of the Colombian foreland-basin system as a consequence of diachronous exhumation of the northern Andes: GSA Bulletin, v. 117, P. 1272–1292.
[10] Gomez, E., Jordan T. E., Allmendinger, R. W., Hegarty, K. and Kelley, S., 2005b, Syntectonic Cenozoic sedimentation in the mnorthern middle Magdalena Valley Basin of Colombia and implications for exhumation of the Northern Andes: GSA Bull., v. 117, p. 547-569.
[11] Hsiao, P. T., 1974, Subsurface geologic study of the Hsinying Coastal area, Taiwan: Petrol. Geol. Taiwan, n. 11, p. 27-39.
[12] Isller, D., Mcqueen, H., and Beaumont, C., 1989, Thermal and isostatic consequences of simple shear extension of the continental lithosphere: Earth Plan. Sci. Let., v. 91, p. 341-358.
[13] Jones, P. B., 1995, Geodynamic Evolution of the Eastern Andes, Colombia-An Alternative Hypothesis, Petroleum basins of South America: AAPG Memoir62, P. 647-658.
[14] Jordan, T. E., 1995, Retroarc foreland and related basins, in Busby, C. J., and Ingersoll, R. V. (eds.), Tectonics of Sedimentary Basins, Blackwell Science, p. 331-362.
[15] Leu, R. T., Chiang, C. L. and Huang, F. W. F., 1985, Study on the Pachangchi structure, Chaiyi, Taiwan: Petrol. Geol. Taiwan, n. 21, p. 13-32.
[16] Lin, A. T., Watts, A. B. and Hesselbo, S. P., 2003, Cenozoic stratigraphy and subsidence history of the South China Sea margin in the Taiwan region: Bas. Res. v. 15, p. 453-478.
[17] Mann, P., L. Gahagan, and M. Gordon, 2003, Tectonic setting of the world’s giant oil and gas fields, in M. Halbouty, ed., Giant oil fields of the decade 1990–1999: AAPG Memoir 78, p. 15–105.
[18] Restrepo-Pace, P. A., F. Colmenares, C. Higuera, and M. Mayorga, 2004, A Fold-and-thrust belt along the western flank of the Eastern Cordillera of Colombia—Style, kinematics, and timing constraints derived from seismic data and detailed surface mapping, in McClay, K. R. (ed.), Thrust tectonics and hydrocarbon systems: AAPG Memoir 82, P. 598– 613.
[19] Roeder, D., and Chamberlain, R. L., 1995, Eastern Cordillera of Colombia: Jurassic-Neogene crustal evolution, in Tankard, A. J., Soruco, R. S. and Welsink, H. J. (eds.), Petroleum Basins of South America, AAPG mem. n. 62, p. 633-645.
[20] Sun, S. C., 1982, The Tertiary basins of offshore Taiwan: Proceedings of the Second ASCOPT Conference and Exhibition, Manila, Philippine, p. 126-135.
[21] Tang, C. H., 1977, Late Miocene erosional unconformity on the subsurface Peikang high beneath the Chiayi-Yunlin Coastal Plain, Taiwan: Geol. Soc. China Mem. 2, p. 155-167.
[22] Toro, J., Roure, F., Bordas-Le Floch,N., Le Cornec-Lance, S and Sassi, W., 2004, Thermal and kinematic evolution of the Eastern Cordillera fold and thrust belt, Colombia, in Swennen, R., Roure, F. and Granath, J. W. (eds.), Deformation, Fluid Flow, and Reservoir Appraisal in Foreland Fold and Thrust Belts, AAPG Hedberg Series, n. 1, p. 79-115.
[23] Wernicke, B. 1985, Uniform-sense normal simple shear of the continental lithosphere: Can. J. Earth Sci., v. 22, p. 8-125.
[24] Yang, K. M., Chou, Y. W., Huang, S. T., Wu, J. C., Ting, H. H., Wang, J. B., 2008, Structural evolution from extensional to compressional tectonics: Comparison between western Taiwan and Timor Sea (abs.): International Conference of Arc-Continental Collision, IGCP 524, p. 26-28.
[25] Yang, K. M., Huang, S. T., Wu, J. C., Ting, H. H. and Mei, W. W., 2006, Review and new insights on foreland tectonics in western Taiwan: International Geology Review, v. 48, p. 910-941.(SCI)
[26] Yang, K. M., Ting, H. H., and Yuan, J., 1991, Structural styles and tectonic modes of Neogene extensional tectonics in southwestern Taiwan: Implications for hydrocarbon exploration: Petrol. Geol. Taiwan, n. 26, p. 1-31.
[27] Yuan, J., Yang, K. M., Chi, W. R., Hu, C. C., and Chou, T. F., 1988, Episodic tectonism in the Tertiary continental margin of western Taiwan (abs), in International symposium of " Geodynamic evolution of eastern Eurasian margin".
[28] 中國石油公司，1989，臺灣西部地質圖，臺南圖幅（1:100,000），臺灣油礦探勘總處，中國石油 公司，苗栗，臺灣。 [29] 江婉綺、林慶偉，2005，竹苗地區地質構造之砂盒物理模型研究，中國地質學會九十四年年會暨 學術研討會，p.104.。 [30] 林慶偉、周振榮，2004，地質構造物理模型，探採研究彙報，第二十六期，p.571-574。 [31] 張國楨，1998，台灣西部基盤高區對鄰近主要新構造影響之三維模擬，國立台灣大學地質學研究 所碩士論文，129 頁。 [32] 黃敏郎、林慶偉，北港高區對台灣造山帶前緣的影響：物理模型研究，中國地質學會八十五年年 會暨學術研討手冊及論文摘要，台北，第 460-464 頁，1996。
國科會補助專題研究計畫成果報告自評表
請就研究內容與原計畫相符程度、達成預期目標情況、研究成果之學術或應用價
值（簡要敘述成果所代表之意義、價值、影響或進一步發展之可能性）
、是否適
合在學術期刊發表或申請專利、主要發現或其他有關價值等，作一綜合評估。
1. 請就研究內容與原計畫相符程度、達成預期目標情況作一綜合評估
達成目標
□ 未達成目標（請說明，以 100 字為限）
□ 實驗失敗
□ 因故實驗中斷
□ 其他原因
說明：
2. 研究成果在學術期刊發表或申請專利等情形：
論文：□已發表 □未發表之文稿 □撰寫中
無
專利：□已獲得 □申請中
無
技轉：□已技轉 □洽談中
無
其他：（以 100 字為限）
3. 請依學術成就、技術創新、社會影響等方面，評估研究成果之學術或應用價
值（簡要敘述成果所代表之意義、價值、影響或進一步發展之可能性）（以
500 字為限）
現在已發現的油氣田在前陸地區或地層封閉占全球總數的 28％，因此研
究前陸地區的構造形貌及演化模式對油氣探勘有很大的幫助。本計畫模擬哥
倫比亞安地斯山造山前緣，設計下盤為雙向多重斷坡，並控制擠壓時序及雙
斷坡距離，觀察其上盤構造發育形貌。實驗結果發現，逆衝斷層之傾角度受
雙斷坡間距之影響，而雙向擠壓之時序也會決定逆衝斷層是否發育至地表，
而使得俯視下所見之逆衝斷層數目有所變化。此外，在雙向擠壓多重斷坡產
生上覆逆衝斷層系統所發育之構造三角帶形貌，亦受兩斷坡間距及擠壓時序
影響而有所改變。
附件一國科會補助計畫衍生研發成果推廣資料表
日期:2013/03/21國科會補助計畫
計畫名稱: 臺灣與哥倫比亞安地斯山造山前緣地質構造分析之砂盒模型研究(II) 計畫主持人: 林慶偉 計畫編號: 101-ET-E-006-009-ET 學門領域: 石油開發技術無研發成果推廣資料
101 年度專題研究計畫研究成果彙整表
計畫主持人：林慶偉 計畫編號：101-ET-E-006-009-ET 計畫名稱：臺灣與哥倫比亞安地斯山造山前緣地質構造分析之砂盒模型研究(II) 量化 成果項目 實際已達成 數（被接受 或已發表） 預期總達成 數(含實際已 達成數) 本計畫實 際貢獻百 分比 單位 備 註 （ 質 化 說 明：如 數 個 計 畫 共 同 成 果、成 果 列 為 該 期 刊 之 封 面 故 事 ... 等） 期刊論文 0 0 100% 研究報告/技術報告 0 0 100% 研討會論文 0 0 100% 篇 論文著作 專書 0 0 100% 申請中件數 0 0 100% 專利 已獲得件數 0 0 100% 件 件數 0 0 100% 件 技術移轉 權利金 0 0 100% 千元 碩士生 2 0 100% 博士生 0 0 100% 博士後研究員 0 0 100% 國內 參與計畫人力 （本國籍） 專任助理 0 0 100% 人次 期刊論文 0 0 100% 研究報告/技術報告 0 0 100% 研討會論文 0 0 100% 篇 論文著作 專書 0 0 100% 章/本 申請中件數 0 0 100% 專利 已獲得件數 0 0 100% 件 件數 0 0 100% 件 技術移轉 權利金 0 0 100% 千元 碩士生 0 0 100% 博士生 0 0 100% 博士後研究員 0 0 100% 國外 參與計畫人力 （外國籍） 專任助理 0 0 100% 人次其他成果
