1720.gif (2778 個位元組) 板塊運動與台灣島之生成 1.gif (17730 個位元組)

地球內部愈深愈熱。隨著溫度、壓力增高,岩石由地表淺處的剛性、彈性狀態漸漸變為具有塑性,乃至流性、液體的狀態。由於深部溫度的不均勻,產生大規模的對流作用,使「載浮」在軟流圈之上的地球外層厚約100公里的硬岩石圈,裂成如拼圖般彼此嵌合的七大板塊以及數個小板塊,彼此間發生分離、聚攏或水平錯動等相對運動。台灣位於菲律賓海板塊與歐亞板塊的交界帶,花東縱谷就是這兩板塊的交界帶(圖一、圖二)  

圖一   台灣及附近海域地形圖  

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圖二  台灣附近地震震源、板塊構造及弧陸碰撞示意圖

 

,屬環太平洋火山與地震帶上的一個環節。菲律賓海板塊以平均每年7公分的速度向西北方移動。位在菲律賓海板塊西綠的呂宋島弧北端在約6百萬年前碰撞到歐亞板塊邊緣,使其快速隆起,成為中央山脈及其西邊高度逐漸降低的山脈、丘陵與平原(圖三)

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圖三  台灣地層及活動層分佈圖,與中部地質剖面示意圖

 

(依此速度,試算中央山脈以每年上升0.5公分,一百萬年上升多少公尺?答案是5000公尺!)菲律賓海板塊載著呂宋島弧,就像是超大型的推土機(圖四)

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圖四  台灣弧陸碰撞山模式圖

 

,將花東縱谷以西的地層推擠,使其彎曲、褶皺,甚至斷裂形成斷層並引起地震(圖五)

圖五A  台灣原本水平之地層受來自東方之推擠而
褶皺、形成斷層,並發生地震之示意圖

圖五B  彈性物體受力而累積能量(變形)
終至斷裂而釋效能量之過程示意圖

由於推擠力來自東邊,因此台灣島上的斷層主要是向西上衝的逆斷層,斷層東側(上盤)的地殼逐漸向上、向西移動,疊覆在西側地殼之上。換言之,在中央山脈以西,愈西邊的逆斷層愈年輕(圖六)

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圖六  台灣中部地區地層褶皺與斷層發展史 

目前活動性最強的就是最西邊的二列斷層(第一列是彰化斷層,第二列是車籠埔斷層)及它們各自往南北方向延升的斷層,台灣島的地震,包括此次集集大地震,就是在這樣的板塊構造活動背景之下發生。

 

1720.gif (2778 個位元組) 台灣再認識:基盤高區與S型山脈走勢

新生代中新世(約2千4百萬年前)以來,自台西北方的大陸受侵蝕、搬運而來的泥沙,在大陸邊緣地帶逐漸堆積新地層。其厚度大致向東(當時外海)逐漸增加,最厚處達10公里以上。另一方面,就南-北剖面而言,在台灣中西部與西北部平坦的新第三紀地層之下各有一個由較老(中新世之前)、較剛硬的巖體組成,且向台灣島核心地帶凸出的『基盤高區』。在台灣中西部的一個基盤高區,位於彰化與雲林之濁水溪平原以及往西延伸至澎湖群島、台灣海峽之下。以前在北港鑽井時最早發現其存在,故稱之為「北港基盤高區」。另一個較小的、位於台灣西北部的桃園外海的基盤高區,稱之為「觀音基盤高區」。

在上述這兩個老基盤高區之間,新第三紀地層較深厚(圖七)

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圖七  碰撞造山之前,台灣中部及西部的地層剖面圖

 

細看台灣中西部的山脈稜線走勢、地層分佈與主要斷層等地質構造,實際上是成拉長的S型分佈(圖八)

圖八  台灣地質圖

 

在這S型的南半部,也就是彰化、雲林、嘉義、台南等縣的東方,山脈向台灣內部(中央山脈)凹縮進來(地質學上稱recess,譯為扇形向斜軸區)。這是由於地下北港基盤高區阻擋,中央山脈向西的擠壓,使山脈走勢沿著北港基盤高區外緣。當海岸山脈向西推擠時,前已因變質作用而變得剛強的中央山脈將此推擠作用傳遞到更西側的麓帶未受變質的新地層,使其褶皺、斷層。由於地下的「北港基盤高區」的阻擋,山脈走勢乃向台灣島核心地帶內凹(圖九)

圖九  影響台灣地質構造活動圖

 

台彎最高峰的玉山以及921大地震震央所在的集集一帶,恰位在山脈受北港基盤高區向東挺出的「大肚子」阻擋而壓縮程度最大的地帶,乃是其來由自。相反的,介於前述兩個「基盤高區」間的新竹-苗栗地區,較深厚的新地層,受到中央山脈往西推擠而褶皺、斷層的縱深較大,山脈走勢乃顯著向遠離山脈核心之方向鼓凸(地質學上稱之salient,譯為扇形地背斜軸區)。因此新竹與苗栗地區山丘緊逼海岸,不似雲、嘉、南地區有廣闊的海岸平原。

亞洲東南大陸邊緣呈東北-西南方向而呂宋島弧呈南-北方向延伸,卻隨著菲律賓海板塊往西北方向移動。故台灣地區的弧陸碰撞造山作用於六百萬年前在台灣北部先發生,然後逐漸往南傳遞,目前主要的碰撞擠壓作用在台東市至玉山(北港基盤高區)一線。反之,花蓮市至淡水河口一線以北的台灣北部-東北部(台北-宜蘭)地區,已離開弧陸碰撞擠壓的高峰期,逐漸進入擠壓過後反彈、鬆弛、沈降的弧後(琉球島弧弧方、沖繩海槽)的張裂期。因此,台北-宜蘭地區的逆斷層是屬於較早階段的斷層,該區的正斷層才較可能是活動層。