[報告摘要/計畫概要/ 台灣活斷層普查結果/ 活動斷層附近學校之防震對策/ 台灣地區板塊運動與地震活動/ 學校建築與校園師生的地震安全/ 中央氣象局地震測報作業程序簡介/ 分區研討會及總研討會/ 結論與建議/ 學校地震緊急應變計畫樣本/ 學校建築耐震規劃設計及評估/ 日本神戶地震中非結構體之破壞資料 / 回教學首頁]


第二章、台灣省中小學校園附近活動斷層普查成果
一、 認識活動斷層
1.1 地震的成因
1.2 斷層活動的力學機制
1.3 斷層活動與地震災害
1.4 活斷層的定義
1.5 活斷層的分類
1.5.1按力學性質分類
1.5.2按活動時代分類
1.5.3按滑移速率分類
1.5.4按切穿深度分類
1.5.5按滑動型式分類
1.5.6按斷層與地震的關聯分類
1.6活斷層的調查方法
1. 6.1古事件地震的辨認
1.6.2定年方法
1. 6.3活斷層的調查順序
1.6.4地形方法的應用
二、台灣地區的地體構造與活動斷層

2.1台灣地區的地體構造架構
2.2活動斷層普查
2.3台灣北部地區的地體構造與活動斷層
2.4台灣中部地區的地體構造與活動斷層
2.5台灣南部地區的地體構造與活動斷層
2.6台灣東部地區的地體構造與活動斷層

三、 各級學校分布與活動斷層

3.1台灣地區各級學校的分布情形
3.2學校位置與活動斷層的關聯分析方法
3.3活動斷層鄰近地區的各級學校的分布

一、認識活動斷層

1.1 地震的成因
  從自然史的角度來看,地球是處於變動狀態的。地殼上許多大陸地塊的分散與聚合,大陸內部 蒼海桑田的變化,都是最好的說明。地殼變動的過程,一般是持續而緩慢的。只有在特定的地點, 因蓄積過量的熱能或應變能或其它外來的能量,才會發生突然的變動,例如:火山爆發、地震等, 引起人類的注意。
  發生地震的原因不外乎下列數種:(1)斷層錯動,(2)火山活動,(3)岩溶塌陷,(4)隕石撞擊, (5)地函物質相變化,(6)地下核爆及其它人為因素等。按目前的瞭解,斷層錯動是發生地震最主要 的原因;其發生次數最為頻繁,造成災害的機會也最大。火山活動引致的地震一般規模較小,影響 範圍有限。岩溶塌陷一般限於卡斯特地形發育的石灰岩區,其引致的地震規模亦小。大的隕石撞擊 可能會引起很大的地震,地球上雖留有隕石撞擊的痕跡,例如:美國亞利桑那州的梅提歐隕石坑( 直徑約一公里),但自有近代地震儀的百年以來,尚未有這一類地震的記錄。發生在地下數百公里 深處的地震目前有一種說法,認為是地函物質因結晶構造突然轉變發生體積變化而產生地震。地下 核爆產生的能量甚大(相當於一個中高規模的地震),故亦為地震的來源;那些已公布的核爆為地 震學者研究地球結構及震波傳播的最佳資料。此外,在建造大型水庫或在深井內灌水,施加外力或 潤滑斷層面,都有誘發地震的記載。
  按目前的瞭解,斷層錯動是發生地震最主要的原因;其發生次數最為頻繁,造成災害的機會也 最大。尤其是發生在陸地上的斷層錯動,更是造成災害性地震(disastrousearthquake)最主要的原 因。

1.2斷層活動的力學機制
  西元1906年,舊金山大地震後,一系列的災後調查工作使相關的學者們開始形成斷層活動產生 地震的觀念。1911年,美國學者Reid隨即提出「彈性回跳學說」(圖一),充分說明了聖安地列斯斷 層發生巨大地震的機制。
  當地殼受力時,其較柔軟的部份,例如斷層帶及其鄰近之受擾動的地層,較容易發生變形(圖 一b)。地殼不斷的受力後,當斷層內部承受的剪應力超過斷層本身的剪力強度時,斷層即發生滑動 (圖一d)。當滑動發生時,扭曲的地盤同時回彈,並向四面八方傳遞彈性波。這種彈性波傳至吾人 的腳底,我們感覺到的也就是地震。
  根據安德森(1942)的研究,斷層是一種剪切破裂,斷層面的位態由三個主應力的方向所決定。 圖二表示斷層的類型和主應力軸間的關係。(a)圖表示中間主應力軸(σ1 )鉛直,最大主應力軸( σ2 )和最小主應力軸(σ3 )為水平的情況,形成平移斷層;(b)圖表示中間主應力軸和最大主應力 軸水平,最小主應力軸鉛直的情況,形成逆斷層;(c)圖表示中間主應力軸與最小主應力軸水平, 最大主應力軸鉛直的情況,形成正斷層。通常在地殼壓縮的地區(例如:造山帶)容易產生逆斷層; 在地殼伸張的地區(例如:中洋脊),容易產生正斷層。平移斷層則發生在壓縮區與伸張區1.3斷層活動與地震災害
  活動斷層是指在最近數萬年內仍有活動跡象的斷層。它是具有地震發生潛能的地質構造。由於 活動斷層上一旦發生地震,它具有兩種特殊的破壞機制足以對地上結構物造成嚴重破壞。因此,我 們談到防震,便不能忽略活動斷層的存在。
  活動斷層的第一種破壞機制是地盤的錯動。活動斷層如果穿透地層而露出地表時,就會造成地 盤沿斷層面兩側發生數十公分到數公尺的錯動。圖三是1990年菲律賓地震菲律賓斷層在北呂宋Di- gdig地區造成公路錯移之情形。圖四是1935年新竹—臺中地震屯子腳斷層錯移地面之情形。如果結 構物的基礎正好跨越斷層帶,那就難免被撕扯,發生扭曲或斷裂,而使結構物倒塌。如果斷層是在 海底,則可能發生海嘯,對近岸低窪地區帶來破壞。由於斷層錯動威力鉅大,結構物極難抗拒。最 好的對策乃是知其所在,避免把結構物建築在斷層通過的地帶上。
  活動斷層的第二種破壞機制是異常激烈的地震動。地震所引起的地動各地強弱不一。一般而言 ,是隨規模增大而增強,隨斷層距離減小而增強,由此可見沿斷層附近地帶通常也是地震動最激烈 之處。結構物若位於活動斷層附近,即應特別加強耐震能力,才能免於被地震震壞。鄰近斷層的地 區,不但水平振動量大,垂直向振幅亦大,常對結構物形成考驗。斷層活動亦使鄰近斷層的地區發 生大量的山崩,造成間接的災害。圖五是1990年菲律賓地震在北呂宋碧瑤及Digdig地區造成多量山 崩之情形。若山崩阻塞河道,潰堤時將造成大災害。若在水庫區造成大崩山,則崩積物擠溢水庫, 亦將造成災難。在鄰近斷層的地區,強地動亦會使土壤發生液化,並使結構物失去支撐而發生傾斜 或倒塌,造成額外的損失。
  斷層活動產生的地盤變動及異常激烈的地振動,致水壩崩潰或使核能電廠失控,皆可能造成難 以彌補的大災難。這也是核能電廠及大型水壩工程在規劃及設計的時候特別重視斷層調查的原因。
  斷層活動所造成的地震災害是所有的天然災害中傷亡最為慘重的一種。表一是世界上一些死亡 慘重的地震一覽(如此災情慘重的地震必定與斷層活動有關)。1556年(明朝)發生於中國陜西的一次 地震,造成了83萬人的死亡;本世紀(1976年)發生於中國唐山的一次地震(唐山斷層移動),亦造成 了70萬人的死亡。凡此皆警示吾人必須重視地震防災。能對地震多一分認識,在地震發生前多做一 分準備,則當地震發生時必能減少一分損失。
  表二是台灣西部地區近四百年來較大災害地震(有地變及/或較顯著傷亡情形的地震,均為發生 在當地且規模在6.5以上的地震)一覽表。這樣的地震,近四百年來,共有22次,且主要是發生在上 半世紀;70及80年代幾無災害性地震。近三十年,台灣西部地區人口激增,若再有類似的地震發生 ,則災情必然更加慘重。不巧,上半世紀地震活躍期又將來臨,吾人有必要更加重視地震防災,以 防範於未然。
  台灣東部地區是全世界地震次數最多的地方。其地震防災所須受到重視的程度,自然不應小於 西部地區。
的轉移帶 或各區內部局部應力狀況變化之處。
圖一
圖二

圖三

圖四

圖五

1.4活斷層的定義
  「斷層」是地殼或地球內部的一條斷裂,其兩側地盤有明顯的相對位移者。地球自形成以來, 歷經數十億年的地質變動,在岩石圈內部留下許多斷層。尤其是在古老的或現代的造山帶內,斷層 更是多如牛毛。不過,在這些斷層中,絕大部份是不活動的;有許多斷層其內部物質甚至已經岩化 ,成為所謂的糜嶺岩(mylonite)。即使在活動的造山帶內,也不是每一條斷層都是會動的,其中僅 有少數幾條具有近代活動的記錄。近代活動過的斷層一般被認為將來有進一步活動的潛能。
  簡單的說,活斷層是一種現今仍然在活動,並且可能在不久的將來再次發生錯動的斷層。究竟 如何去判定一條斷層是否屬於活斷層呢?關於這個問題,目前學界尚無統一標準。活斷層的定義隨 不同國家與地區及不同學者而有所不同。日本活斷層研究會(1980)認為在第四紀(<±2,000,000年 )有過反復活動者為活斷層。美國墾務局(USBR,1976, in Logan et al., 1978)認為在過去十萬年 內有過位移者即為活斷層。美國加州保護部礦務及地質處規定在全新世(<±11,000年)內活動過者 為活斷層;在更新世內活動過者為潛在活斷層(potentially active fault)(Hart, 1992)。美國原 子能委員會(USNRC, 1975)則以下列條件界定所謂之「能動斷層」(capablefault):
(1) 過去35,000年內曾有一次地表移動者。
(2) 過去500,000年內曾經不止一次地表移動者。
(3) 缺乏絕對時間根據,但具有曾經發生地表移動之證據者。
(4) 經儀器定位,確有地震發生之斷層。
(5) 與根據上述標準判定之活動斷層有關聯之斷層,且可合理推,當關連斷層之一移動時,亦引 起另一斷層移動者。
(6) 具上述任何一項條件之斷層視為將來可能移動之斷層。
  國際原子能機構(IAEA)在1979年首次簡化美國原子能委員會的規定,提出他們的能動斷層的定 義。1991年,該機構正式公布了新修訂的安全準則No.50-SG-S1,對於能動斷層的規定比1979年出 版的要靈活,其規定如下:
(1)證據表示,在過去的某一時期內斷層發生過運動或重複性運動,就有理由推斷地表或近地表能 夠發生進一步的運動。在高活動區,地震和地質兩方面的資料一致顯示地震重複間隔較短,能動斷 層的評估以幾萬年左右的時間可能較為適宜。在低活動,時間要更長一些。
(2)業已證明,與已知能動斷層具有構造關聯,以致一條斷層的運動可以引起另一條斷層在地表或 近地表的運動。
(3)與發震構造有關的最大潛在地震,其規模很大並位於某一深度以上,這樣就有理由推斷該一構 造能夠發生地表或近地表運動。
  Slemmons and Mckinney(1977)曾蒐集世界各地共31種不同定義加以分析後指出,各家之定義 儘管在細節上或年代界定上有所不同,但是基本上具有下列四項共通之原則:
(1) 活斷層曾在當今之造震地體架構(seismotectonicregime)下移動過。
(2) 活斷層具有將來再活動的潛能。
(3) 活斷層具有近期活動的證據,例如地形上之證據。
(4) 活斷層與地震活動有關聯。
  換言之,上述四點也就是當年學界認定活斷層的共通原則;所以一條斷層要被認定為活斷層, 必須能符合上述四個原則,而且最好能不違背其中的任何一個原則。例如一斷層曾在造山運動時期 活動過,但是現在該地區的地體架構並不屬造山帶,則該斷層是否仍有可能再活動,必須受到質疑 。例如臺灣北部地區,現在的大地應力是屬於伸張型架構(extensional regime),在該區域內,一 條斷層若沒有任何新期正斷層活動的證據,就很難認定它是活斷層;若一條斷層具有新期正斷層活 動的現象,則又很難認定它不是活斷層(李錫堤,1993)。另外,一條活躍的斷層必定有地形上的表 現,因此,一條在地形上毫無表現的斷層也就很難認定它是活斷層。
  近年來,有些學者建議研究活斷層須重視斷層的活動度(activity),而不單以活斷層或死斷層 這樣的二分法來做界定(e.g.Allen, 1988)。松田(1975)建議斷層可按其滑移速率(slip rate)區 分為五種不同的活動度 (圖六)。這種區分方法具體可行且具有實用性,已廣被接受。
1.5活斷層的分類
1.5.1按力學性質分類
  依據安德森為三類,即正斷層、逆斷層及平移 斷層。圖二表示斷層的類(1942)的研究,斷層可按其破壞的力學機制區分型和主應力軸間的關係。通常在地殼壓縮的地區(例如造山帶)容易產生逆 斷層;在地殼伸張的地區(例如中洋脊),容易產生正斷層。平移斷層則發生在壓縮區與伸張區的轉 移帶或各區內部局部應力狀況變化之處。

1.5.2 按活動時代分類
  世界各先進國家的地質調查所在編製活斷層地質圖時,對於活動時代的分類略有不同。雖然在 分類上未趨於一致,但仍可歸納為下列主要的四類: (1)歷史時期(隨世界各地歷史的長短而定)的斷層;(2)全新世(約一萬年以來)的斷層;(3) 第 四紀(約200萬年以來)的斷層;(4)第四紀以前的斷層。
  第四紀以前的斷層通常不被認為是活斷層。第四紀斷層則在某一些國家是被視為活斷層的。但 是在台灣這種地質作用變化快速的地區,第四紀早期活動過的斷層,並不一定都在第四紀晚期持續 活動,故不一定可視為活斷層。全新世活動過的斷層則一般均被認定為活斷層,世界各地少有例外 。

1.5.3 按滑移速率分類
  松田級,並以滑移速率(slip rate) 區分 活動度如下:
(1975)建議斷層活動度可區分為AAA、AA、A、B及C五

AAA級(活動度極高): 1000-100 公尺/1000年
AA級(活動度甚高): 100-10 公尺/1000年
A級(活動度高) : 10-1 公尺/1000年
B級(活動度中等): 1-0.1 公尺/1000年
C級(活動度低) : 0.1-0.01 公尺/1000年

  目前,美國及中國大陸亦均採用松田的分級方法。活動度極高者,僅發生於板塊隱沒帶;活動 度甚高的斷層,發生於主要板塊之交界,地形特徵非常明顯;活動度高之斷層,常可測得地震,偶 而中斷;活動度中等之斷層,地形上有中等至明顯之特徵;活動度低之斷層,在地形上僅有稀少之 斷層活動證據。
  美國加州的聖安地列斯斷層平均每年滑移量在 3公分以上,屬於活動度甚高的斷層。台灣東部 的縱谷斷層平均每年滑移量約在3公分左右,亦屬於活動度甚高的斷層。

1.5.4 按切穿深度分類
  若按切穿深度分類,斷層可區分為四種類型:
(1)岩石圈斷層:切穿岩石圈而達到軟流圈,為大地構造一級單元的邊界,重磁力異常梯度帶及地 震帶;
(2)地殼斷層:切穿地殼而達到莫荷界面,為大地構造二級單元的邊界,重磁力異常梯度帶及地震 帶;
(3)基底斷層:切穿上部地殼花崗岩質地層而達到康拉德面,為大型構造盆地邊界、磁力異常帶和 地震帶;
(4)蓋層斷層:切穿沈積蓋層達到基底,常表現出地形差異。
  這四種深度不同的斷層,有的可以切穿到地表,有的只發育在相應層圈而隱伏在地下。

1.5.5 按滑動型式分類
  按滑動力學中粘滑(stick slip)及蠕滑(stable sliding)的不同,可將活斷層分為粘滑斷層及 蠕滑斷層。
  粘滑斷層內部一般含有較少的斷層泥,兩側岩盤並時有突起(asperity),故滑動時粘滯性高。 在一定的區域位移速率下,它會有一個長時間的不動期,然後再來一個短時間的滑動期。這個滑動 會釋放先前所蓄積的應變能,並以彈性波向四面八方傳遞,這也就是地震。
  蠕滑斷層的內部一般含有較厚的斷層泥,因斷層泥的強度極低,故絕大部份時間是處於塑性流 狀態,滑動平穩,不會有地震發生或僅有極微小的地震發生。
  目前學界瞭解,絕大部份的活斷層是屬於粘滑斷層,僅有極少部份是屬於蠕滑斷層。世界上較 有名的蠕滑斷層是美國加州聖安地列斯斷層中段Parkfield北邊的一個分段。台灣東部的縱谷斷層 在玉里附近的一個分段,目前亦被認為是蠕滑斷層。

1.5.6 按斷層與地震的關聯分類
  考慮斷層與地震的關聯,可分出地震斷層(earthquake fault)及震源斷層(seismogenic fault )兩類。地震斷層是地震發生時在震央地區因地層強烈扭曲變形而產生的地表斷裂,它不一定是釋 放應變能的主要斷層。震源斷層就是地震時釋放應變能的主要斷層,它不一定是露出於地表。
  台灣嘉義地區,在西元1906年曾發生一大規模地震,震後地表出現一條斷層,長達13公里,最 大位移達水平2.4公尺,垂直1.8公尺。這一條斷層即是地震斷層,但是不是一條震源斷層,學界看 法仍未一致。

圖七 圖八 圖九
1.6活斷層的調查方法
  活斷層的調查可使用的方法很多,其中最為直接的手段就是斷層開挖,辨認古地震事件及定年 (dating)。通常在斷層開挖之前須進行基本的資料蒐集及分析,包括詳細地質測繪、構造地形單元 分析(analysis of tectonic landform)、微地貌分析(micro-geomorphologic analysis)及地球物 理探測等。在開挖過程中須詳細觀察及記錄開挖面顯露之地質情形,並特別著重古地震事件之辨認 及定年樣品之選取。開挖完成後則須進一步進行微地層分析(microtectonic analysis)、定年及各 種相關研究,以確定或能估計古地震事件之發生年代、規模大小及前後事件間之年代間隔為目的。 圖七是屏東潮州斷層開挖情形,可供參考。除了斷層槽溝開挖外,相關調查研究尚包括:(1)區域 地質及構造研究,(2)儀器記錄地震及歷史地震分析,(3)大地變形測量,(4)大地應力分析,(5)地 形面及第四紀地層研究等。最後尚須進行斷層分段(fault segment)的劃分及決定各段的滑移速率 ,並與長期地震預測及防災密切結合,付諸實用。
  對於海域或水底的活斷層,無法做槽溝開挖調查者,一般進行高解析度反射法震測配合地層取 樣及定年,以決定古地震事件。日本活斷層學會所編製的日本活斷層分布圖中,水域的部份(大陸 棚)主要即為高解析度反射法震測之結果。

1.6.1古地震事件的辨認
  古地震事件的辨認方法眾多,其中較常被使用者有下列六種:
(1) 地形面錯移,
(2) 地層錯移與層厚變化,
(3) 多重斷層崖錐堆積層的發育,
(4) 砂層的液化(liquifaction)現象,
(5) 湖成泥層的搖變(thixotropy)現象,
(6) 斷層帶被地表物質充填的現象。
  圖八是Allen(1988)所提的數種辨認古地震現象的方法。辨認工作通常在槽溝中進行,做觀察 記錄,並在適當位置取樣,供做定年分析之用。能被辨認出來的古地震,在一般狀況下應為較大規 模的地震(M>6.0)。科學家通常也用每一次地震中,斷層的錯移距離或斷層的破裂長度來估算 地震規模。

1.6.2定年方法
  定年方面也有許多不同的方法,其中在第四紀地層定年上使用最廣且最為大家所熟悉的方法就 是C-14定年。不過C-14定年工作有時會受到定年材料取得困難的限制,而須考慮其他可能的替代方 法。次常用定年方法包括:
(1) 熱螢光(TL)定年
(2) 電子自旋共振(ESR)
(3) 核飛跡定年
(4) 鈾系列定年
(5) 鈾趨勢定年
(6) Th-230定年
(7) Be-10,Al-26及He-3定年
(8) 生物地層之應用
(9) 古地磁地層之應用
(10)氨基酸地層(aminostratigraphy)之應用
(11)鍶同位素地層之應用
(12)樹輪之應用
(13)湖輪(varves)之應用
(14)風化殼(weathering rind)之應用
(15)古土壤(pedogenic soil)之應用
(16)崖地形擴散模式(diffusion model)之應用
  各種定年方法的適用時段彙整如表三

1.6.3活斷層的調查順序
  活斷層的調查順序可比照一般的地質調查順序來進行。愈是在前面的階段,調查的範圍(cov- erage)愈廣,精度(precision)及程度(extend)則愈低而簡略;愈是在後的階段,調查的範圍則愈 小,精密及程度上則愈高而密集。調查作業的順序若按照這個原則來辦,多能順利進行。反之, 則可能發生一些不必要的困難,而致浪費時間與金錢。例如許多人都瞭解,調查活斷層最有效的 方法就是挖掘槽溝及定年,直接了當地來查明斷層的活動年代。但是,若先前作業未能配合,則 可能發生找不到斷層,或未能找到斷層帶內的活動分支(active branch)或找到斷層但因沒有適當 的年輕地層覆蓋而致不能決定古地震的情形。這種結果會使整個調查工作前功盡棄,而必須從頭 開始。
  理想的活斷層調查作業,尤如一般的地質調查作業,必須從範圍廣泛而精度較粗的遙測及航 照判釋開始。繼而進入實地觀察及蒐集資料,並彙整成地質圖,做為該區域研究上的基本資料。 須同時進行的尚包括該地區的基本文獻研究,地震史料及地震記錄分析,甚至更大區域的造震構 造(seismotectonics)研究等。當基本資料分析完成後,研判或懷疑有活斷層存在時,再進一步以 詳細地質測繪、地形分析、微震觀測、震測探勘及大地變形監測等手段做驗證。最後,再選擇最 適當的地點進行槽溝開挖,觀察細微的地層構造,辨識古地震事件及採樣做定年,以決定古地震 發生的年代及評估規模大小。活斷層調查作業的順序建議如圖九

1. 6.4地形方法的應用
  一個昨天才形成的斷層崖,崖面非常鮮明,一般人都能辨認。對於一個十年前形成的斷層崖 ,大部份的人只要用心一點,也多能辨認。對於一個百年前或更早形成的斷層崖,可能已經遭受 到嚴重的風化侵蝕,不易辨認。此時可能只有受過專業訓練的人,才能做成比較好的鑑定。
  上述專業訓練指的就是地形學方面的訓練。地形學者可根據地形特徵辨別斷層的位置及評估 斷層的活動性。圖十是右移活斷層地形特徵之一例。地形特徵之顯著與否,代表斷層活動性的高 低及前一次活動距今的時間長短。崖坡地形演化分析常可協助地形學者逆推斷層的活動時間。圖十一是說明斷層崖後退與斷層活動性的關係。一個明顯後退的斷層崖,顯然代表該斷層不具有活 動性。
  地形研究的素材可以在現地觀查及測量取得,也可以在衛星影像或航空照片上判釋。近年來 ,由於數值地形資料取得頗為方便,分析工具也很多,故也能利用來做為判釋之用,並常能得到 甚佳的成果。
圖十 圖十一
二、台灣地區的地體構造與活動斷層

2.1台灣地區的地體構造架構
  台灣位處太平洋西岸弧狀列嶼中,呂宋弧與琉球弧銜接之處。根據相關研究,台灣島是因呂 宋弧與亞洲大陸碰撞後擠壓隆起的一個年輕島嶼。台灣本島的中央山脈及中央山脈以西地區代表 亞洲大陸邊緣被擠壓隆起的部份,台灣東部的海岸山脈則代表呂宋弧撞上台灣主島的部份,而台 東縱谷即是此種弧陸碰撞的逢合處在地面上的位置。這種海陸形勢在圖十二中有很好的表現。
  因為弧陸踫撞的結果,台灣地區地殼變動激烈,斷層發達,且地震頻繁。圖十三是台灣地區 從1900至1996年底淺源地震(深度小於35公里)的震央分佈圖。若從三維的角度來看,台灣地區的 地震震源充分地表現了地殼板塊間相互的關係(圖十四)。在東北部,包含呂宋弧在內之菲律賓海 板塊隱沒到屬歐亞大陸板塊的琉球弧底下。在東南部,包含呂宋弧在內之菲律賓海板塊係騎跨到 包括南中國海亞板塊在內的歐亞大陸板塊之上。在台灣的中心部位呂宋弧則直接與亞洲大陸發生 碰撞。
  目前載運呂宋弧的菲律賓海板塊約以每年7公分的速度向西北西方向前進。台灣本島及碰撞 地帶在這種作用之下,不斷的發生變形及偶發的斷層活動。其中變動最激烈的地帶是弧陸碰撞的 縫合處-台東縱谷。變動次激烈的地帶也就是造山帶本體。在造山帶中,則以造山前緣變動帶的 變形作用較為激烈。這個地帶南北縱貫台灣西部走廊的平原及丘陵地區。

2.2活動斷層普查
  一個完整的活動斷層調查工作可如圖九所示。調查工作必須從文獻研究開始,接著進行全面 的大地構造研究、地震研究及遙感與航照判釋,以找出活斷層可能存在的位置。經在野外實地查 證後,再進行細部調查及探測工作,以確定活斷層的位置及延伸情形。最後須進行斷層開挖及古 地震研究,以找出斷層過去的活動歷史,並決定各斷層的地震規模及發震機率。
  本普查工作受限於時間及經費,僅進行了最前段的文獻、大地構造、地震等研究及利用遙感 影像與航照判釋所作的地形判釋,找出了活斷層可能存在的位置,並將其繪製在比例尺為兩萬五 千分之一的地形底圖上,在經以數位板數話後存於電腦檔案中,供進一步分析之用。本研究計畫 並無任何野外調查經費,故未進行野外地質查證工作。但由於本研究計畫參與人過去已從事此一 方面的工作多年,對全省各地的活斷層實際上多有過實地調查,故其成果仍應具有相當的可信度 。

圖十二
圖十三
圖十四

圖十五

圖十六
2.3台灣北部地區的地體構造與活動斷層
  台灣北部地區在地體構造上是屬於台灣造山帶與琉球弧系統的轉換地帶,地質複雜度較高。 在台灣中部及南部地區,造山活動最激烈的部份,斷層活動係以逆斷層為主。在西北部苗栗以北的地區,斷層活動已逐漸轉由東西向的右移斷層主導,桃園地區的南崁斷層則是一條左移斷層。在台北地區,斷層活動係以帶有走向橫移的正斷層活動為主。至於宜蘭平原,斷層活動則完全由 正斷層活動主導。南澳地區係處於花蓮地區與宜蘭平原間的轉換地帶,斷層活動以橫移斷層為主 。蘭陽溪河谷的斷層活動亦具有轉換帶的性質。圖十八是本研究整理的台灣北部地區活動斷層分布圖。其中宜蘭地區的宜蘭斷層及礁溪斷層是本研究經由航空照片判識的成果所新增;羅東地震 密集帶及南澳地震群是本研究根據最新地震觀測資料所提議。其餘則為本研究複核及彙整前人研 究成果所標定的。
  前人研究中,部份(例如:徐鐵良及張憲卿,1979)提議台北斷層是第四紀斷層。經濟部中 央地質調查所最近進行中的研究提議台北附近的崁腳斷層、台北斷層及新店斷層是活動斷層。本 研究複核的結果,認為這三條斷層並無積極的證據顯示為具有活動性,反而是在地體構造力學及 地形學等方面的研究成果無法支持該三條斷層具有活動性。
  台灣北部地區的主要地震震源除來自活動斷層外,亦來自潛伏在地下深處的菲律賓海板塊的 隱沒板塊內部及上部接觸面附近。其三度空間的震源分布情形請參見圖十四。這一類地震的規模 有時會很大,但因其深度較深,傳至地面的振動不如同規模的淺源地震激烈,故損害亦較小。 1909年4月15日在台北縣中和鄉地下約80公里深的地方,曾發生一規模達7.3的地震,雖然沒有造 成如苗栗-台中大地震般的災害,但亦造成了9死51傷及房屋全倒122棟受損1050棟的災情。這種 深部的地震在隱沒板塊的範圍內(台北縣及宜蘭縣),可視為隨處皆可能發生。
  圖十九圖二十是台灣北部地區淺部地震的震央分佈圖及其與活動斷層的位置關係。由此圖 可看出活動斷層並非都是地震密集的地點。然而,地震密集的地點則有可能孕育下一次大地震, 例如羅東地震密集帶及南澳地震群即是。
  台灣北部地區,本世紀以來除了1909年4月15日發生在中和的地震及1922/09/02、1959/04/ 27、1963/02/13、1967/10/25等四次發生在宜蘭縣外海的地震共造成約數十人的死傷災害之外, 陸上地區並無斷層活動造成山崩地裂的情形發生。惟史料文獻研究方面則顯示,台北地區在過去 的三百年內曾發生過兩次災害頗為嚴重的大地震,並可能直接與當地的斷層活動直接相關。較早 的一次發生在康熙三十三年(1694年)。該次地震使台北盆地的西北半部陷落成所謂之「康熙台 北湖」(林朝棨,1957)。地震發生前後的情形根據《裨海紀遊》的記載如下(方豪,1950):
  「五月朔,張大來告屋成。初二日,由淡水港入,前望兩山夾峙處。曰甘答門,水道甚隘, 入門,水忽廣,為大湖渺無涯涘;行十許里,有茅廬凡二十間,皆依山面湖,在茂草中,張大為 余築也。......張大云:『此地高山四繞,周廣百餘里,中為平原,惟一溪流水,麻少翁等三社, 緣溪而居。甲戌四月,地動不休,番人怖恐,相率徙去,俄陷為巨浸,距今不三年耳。』指淺 處猶有竹樹梢出水面,三社舊址可識。滄桑之變,信有之乎?」
  張大為淡水社長,係一通事,助郁氏採硫,且居淡水甚久故能描述甚詳(尹章義,1982)。 林朝棨(1957)亦依上述之節文認為,其地面之陷落程度大致不過五公尺以下,海船亦至少可行五 里,深入盆地中,所以湖水應不淺。徐明同(1983)亦引此文,評估此地震規模約在7.0,為一相 當大的地震。
圖十七 圖十八
圖十九 圖二十
圖二十一
圖二十二
  另一次大地震發生在同治六年(1867年)。該次地震在基隆、金山及台北等地造成重大災害 。當時的史料記載如下(取自徐泓,1983):
1.淡水廳志(卷14,頁350)「祥異考」:「(同治六年)冬十一月,地大震。......廿三日, 雞籠頭、金包裡沿海,山傾地裂,海水暴漲,屋宇傾壞,溺數百人。」苗栗縣志(卷8,頁130 )「祥異考」亦曰:「(同治六年)冬十一月,地大震。」
2.伊能嘉矩,大日本地名辭書續編(頁16)「台灣•台北•士林街」:「同治六年之地震,(肆 店)過半遭崩壞,邇來頹衰,已失其舊觀。」
3.Alvarez, Formosa一書云:「1867年12月18日,北部地震更烈,災害亦更大,基隆城全被破 壞,港水似已退落淨盡,船隻被擱于沙灘上;不久,水又復回,來勢猛烈,船被衝出,魚亦隨 之而去。沙灘上一切被沖走。原本建築良好之屋宇,亦被衝壞,土地被沙淹沒,金包裡地中出 聲。水向上冒,高達四十尺;一部分土地地沈入海中。基隆港內,有若干尺面積地方,其下落 已較原來為深。此係據若干歐洲商人證實報告。」
  徐明同(1983)推估此次地震的規模為7.1,亦為一相當大的地震。李錫堤及王源(Lee and Wang, 1988)評估上述兩次大地震均為正斷層活動,並分別與山腳斷層及磺溪(金山)斷 層的活動有關。
2.4台灣中部地區的地體構造與活動斷層
  台灣中部地區苗栗縣、台中縣、彰化縣及南投縣地區,因位於造山前緣變動帶,變形作用 較為激烈,1935年4月21日發生的苗栗-台中一帶大地震(規模7.1),即與此一機制有關。該此 地震發生後發現屯子腳斷層、獅潭斷層及神桌山斷層都發生了移動。屯子腳斷層移動了約水平 距離1.5公尺,垂直落差最大約1公尺。獅潭斷層主要為垂直落差變動,最大約3公尺。神桌山斷 層最大垂直位移落差約60公分。此外,1935年7月17日在後龍溪口有規模6.0地震發生,1909年5 月23日在埔里有一規模6.1地震發生,1916年8月28日在陳有蘭溪有一規模6.2地震發生,1917年 1月5日在水裡坑溪有一規模6.0地震發生,均造成災害。這一些地震可能分別與斗煥坪斷層、水 裡坑斷層及陳有蘭溪斷層的活動有關。根據史料記載,1845年3月4日在台中地區有一規模6.0地 震(蔡義本,1985年估計)發生,1848年2月12日在彰化地區有一規模7.1地震(蔡義本,1985年估 計)發生,亦均造成災害。此兩地震可能分別與車籠埔斷層及彰化斷層的活動有關。圖二十二是 本研究整理的台灣中部地區活動斷層分佈圖。其中未標明為地震斷層者,其斷線位置是取該地 區地形特徵上最為可能是斷層的位置。圖二十三圖二十四是台灣中部地區地震震央分佈圖。 由此圖可以看出活動斷層並非時常發生地震,但其一旦錯動時,會發生大規模的地震。
2.5台灣南部地區的地體構造與活動斷層
  圖一是本研究整理的台灣地區活斷層分佈圖。圖二十六是台灣南部地區活斷層分佈圖。其 中未標明為地震斷層者,其斷線位置是取該地區地形特徵上最為可能是斷層的位置。圖二十七圖二十八是台灣南部地區地震震央分佈圖。由此圖可以看出活動斷層並非時常發生地震,但 其一旦錯動時,會發生大規模的地震。

圖二十三

圖二十四

圖二十五

圖二十六

圖二十七

圖二十八
2.6台灣東部地區的地體構造與活動斷層
  台灣東部地區變動最激烈的地帶也就是弧陸碰撞的縫合處-台東縱谷。1951年10月22日發 生的花蓮地震(規模7.1)及同年11月25日發生的玉里地震(規模7.3)即分別與美崙斷層及玉 里斷層有關。地震後美崙斷層的東南側地盤相對於西北側地盤向東北方向滑移了約2公尺並且有 垂直抬升的現象;玉里斷層的東側地盤相對於西側地盤亦向北方滑移了163公分,並向上推擠了 130公分。1951年11月25日玉里地震發生時,玉里國小校園亦有斷層滑移及教室損毀的現象,隨 後並有校舍持續發生龜裂的現象。本研究綜合各項文獻資料後,瞭解通過玉里國小的斷層與錯 動達2公尺的玉里斷層並非屬同一斷層,而可能歸屬於前人所提出的中央山脈斷層。圖三十是本 研究整理的台東縱谷活動斷層分布圖。其中未標明為地震斷層者,其斷線位置是取該地區地形 特徵上最為可能是斷層的位置。圖三十一圖三十二是台灣東部地區地震震央分布圖。由此圖 可以看出活動斷層並非時常發生地震,但其一旦錯動時,會發生大規模的地震。

圖二十九

圖三十

圖三十一

圖三十二
三、各級學校分布與活動斷層
3.1台灣地區各級學校的分布情形
  台灣地區各級學校的中心點作標位置主要是從內政部全國二萬五千分之一地形圖上取得, 不夠清楚的部份再於五千分之一及一萬分之一地形圖上確認。圖三十三是本研究蒐集、數化及 建檔,並以地理資訊系統輸出的台灣地區各級學校分布圖。

3.2學校位置與活動斷層的關聯分析方法
  本研究以MapInfo地理資訊系統建立台灣地區各級學校位置的資料庫,並將整理、歸納及數 化完成的活動斷層資料暨台灣地區的地震資料彙整於同一地理資訊系統中,以供分析之用。
  為找出活動斷層兩側各500公尺範圍內的各級學校分布情形,首先在地理資訊系統中,以活 動斷層為中心線,向兩側各500公尺的範圍做環域分析,再進一步部求取各個學校校地中心點與 各條斷層所形成的環域的交集。最後,將那一些有交集的學校全部篩選出來,當做是與活動斷 層兩側各500公尺範圍有關聯的學校。活動斷層兩側各100公尺範圍內的各級學校分布情形,可 以同一方法求得。
  本研究活動斷層及各級學校的位置在二萬五千分之一地形圖上數化取得。學校位置是以學 校中心位置為準,其數化誤差約為50公尺;斷層位置數化誤差亦約50公尺,但其推估誤差尚有 待討論。在此等誤差下,落入斷層線兩側100公尺內的學校,有可能直接落入斷層帶的範圍,故 宜當做是會受斷層錯位影響的學校。落入斷層線兩側100公尺至500公尺內的學校可以說是距離 斷層很近的學校,校區大者亦有可能已落入斷層帶內,故宜加強對防震的認識。
3.3活動斷層鄰近地區的各級學校的分布
  圖三十四是以活動斷層為中心線兩側500公尺範圍內及各地震密集帶內的台灣地區各級學校 分布圖。其中北區共有111所、中區94所、南區100所、東區53所,合計共358所。
  圖三十五是台灣北部地區各級學校分布圖。以活動斷層為中心線,兩側500公尺範圍內的學 校如表五所示,位置如圖三十六所示。落入斷層兩側100公尺範圍內的學校如表六所示,位置如 圖三十七所示。
  圖三十八是台灣中部地區各級學校分布圖。以活動斷層為中心線,兩側500公尺範圍內的學 校如表七所示,位置如圖三十九所示。落入斷層兩側100公尺範圍內的學校如表八所示,位置如 圖四十所示。
  圖四十一是台灣南部地區各級學校分布圖。以活動斷層為中心線,兩側500公尺範圍內的學 校位置如圖四十二,落於嘉義地震密集帶之嘉義市各級學校如表九所示,位置如圖四十三所示。 落入斷層兩側100公尺範圍內的學校如表十所示,位置如圖四十四所示。
  圖四十五是台灣東部地區各級學校分布圖。以活動斷層為中心線,兩側500公尺範圍內的學 校如表十一所示,位置如圖四十六所示。落入斷層兩側100公尺範圍內的學校如表十二所示,位 置如圖四十七所示。

    圖三十八        圖三十九          圖四十

圖三十三

圖三十四

圖三十五
圖三十六

圖三十七

圖四十一

圖四十二

圖四十三

圖四十四

圖四十五

圖四十六

圖四十七

 

附 圖
圖A-1 北部活斷層五百公尺內各級學校分佈圖(桃園及新竹地區)
圖A-2 北部活斷層五百公尺內各級學校分佈圖(桃園縣及台北縣市)
圖A-3 北部活斷層五百公尺內各級學校分佈圖(宜蘭縣市)
圖A-4 中部活斷層五百公尺內各級學校分佈圖(彰化縣及南投縣)
圖A-5 中部活斷層五百公尺內各級學校分佈圖(苗栗縣及台中縣北部)
圖A-6 中部活斷層五百公尺內各級學校分佈圖(台中縣市)
圖A-7 南部活斷層五百公尺內各級學校分佈圖(嘉義市)
圖A-8 南部活斷層五百公尺內各級學校分佈圖(北)
圖A-9 南部活斷層五百公尺內各級學校分佈圖(中)
圖A-10 南部活斷層五百公尺內各級學校分佈圖(南)
圖A-11 南部活斷層五百公尺內各級學校分佈圖(恆春)
圖A-12 美崙斷層五百公尺內各級學校分佈圖
圖A-13 海岸山脈斷層北段五百公尺內各級學校分佈圖
圖A-14 玉里及中央山脈斷層北段五百公尺內各級學校分佈圖
圖A-15 海岸山脈斷層南段與鹿野斷層五百公尺內各級學校分佈圖