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系統識別號 U0026-2908201417570900
論文名稱(中文) 利用2002-2013 GPS及水準資料探討台灣梅山斷層現今之地震潛能
論文名稱(英文) Earthquake potential of the Meishan Fault in Taiwan inferred from GPS and Leveling Data, 2002-2013
校院名稱 成功大學
系所名稱(中) 地球科學系
系所名稱(英) Department of Earth Sciences
學年度 102
學期 2
出版年 103
研究生(中文) 柯斯曼
研究生(英文) Sz-Man Ko
電子信箱 smileko_1989@hotmail.com
學號 L46011154
學位類別 碩士
語文別 中文
論文頁數 77頁
口試委員 指導教授-饒瑞鈞
口試委員-樂鍇‧祿璞崚岸
口試委員-景國恩
中文關鍵字 1906年梅山地震  速度剖面  應變率  震間模型  同震模型 
英文關鍵字 1906 Meishan earthquake  velocity profile analysis  strain rates  interseismic model  coseismic model 
學科別分類
中文摘要 斷層破裂面積以及長度已經被認為是評估地震危險性的重要關鍵。1906年梅山大地震(MH 7.1) 伴生的梅山斷層為一右移斷層,呈東北東(85°)走向,該斷層破裂面從梅山往民雄向西南延伸約13.8公里,深度約10.0公里。根據地震規模與斷層破裂面積相關之經驗公式,推算梅山斷層之面積(138.0平方公里)只能產生規模MW 6.2的地震,與1906年梅山大地震規模相差甚遠,如果梅山斷層長度是13.8公里,則根據公式推得深度為22.0公里,由上述說明可知有必要對梅山斷層的長度與深度做更深入的研究。本研究首先以Bernese軟體進行2002年至2013年的155個GPS移動站與59個GPS連續站資料解算來獲得各測站之日座標時間序列,並採用最小二乘法計算水平速度場;垂直速度場則採用水準網內358個水準測站計算成果。所有地表速度場皆相對於中國大陸邊緣之澎湖白沙測站S01R。此地區水平速度場由梅山斷層以東278°方位角32.0 mm/yr 至梅山斷層以西297°方位角1.7 mm/yr 大致呈西北西方向。接著對垂直梅山斷層走向由西至東作六個長度45.0公里、半寬5.0公里相鄰的速度場剖面,初步結果分析,從平行斷層的GPS速度場分量梅山斷層地表破裂處的剖面南北長度32.0公里之間相差9.8 mm/yr,至梅山斷層西側15.0公里南北相差8.1 mm/yr,而至最西邊沿海地區之速度場卻沒有如此差異,明顯變化看出梅山斷層向西南西延伸約15.0公里。而向東延伸的速度場剖面也有南北相差22.4 mm/yr,也是明顯右移的趨勢,但由於此剖面處斷層構造複雜以及資料落差甚大,無法準確判斷梅山斷層是否向東延伸。從水平速度計算的主應變率表示:梅山斷層主要是右移斷層,在其原有的地表破裂處為壓縮分量,但至斷層向西延伸部分則為伸張分量。因此,梅山斷層的長度可以延伸向西15.0公里,並與先前存在的正斷層走向一致。本研究假設斷層長度為30.0公里,利用速度剖面資料去建立二維錯位模型,長期斷層滑移量由東至西從13.5 mm/yr遞減為8.2 mm/yr。在本研究中,藉由上述分析的結果以及前人文獻去建立三維同震斷層模型,並發現向西向東延伸的梅山斷層長度(共50.0公里),擬合出來的結果較原始的梅山斷層長度(13.8公里)佳。並根據地震規模與斷層破裂面積相關之經驗公式計算,將有可能產生的規模MW 6.5-6.7的地震。最後藉由滑移速率進一步估計斷層帶每年之能量累積約為1.07×10^24 dyne-cm,且預估之地震周期約為121.5年。
英文摘要 Fault length has been considered an important key to evaluate the seismic hazard. In this study, 155 campaign-surveyed and 59 continuous-recorded GPS data from 2002 to 2013 were used to examine the inconsistency between the magnitude of 1906 MH 7.1 Meishan earthquake and the length of Meishan fault (13.8 km, corresponding to MW 6.2-6.4 earthquake) in Taiwan. This high dip angle dextral Meishan fault is the surface rupture of the 1906 Meishan earthquake, whose focal depth is about 6.0 km. The coordinates of all GPS stations were incorporated and processed with the Bernese software v5.0 under the ITRF2008 coordinate system. GPS horizontal velocities were estimated relative to the Penghu Baisha station (S01R) based on analysis of coordinate time series using least squares method. Direction of horizontal velocities is substantially toward west (278◦) or northwest (297◦). The strain rates calculated from the horizontal velocities show that the Meishan fault is mainly a dextral fault with contraction component on its original surface rupture but with minor extension component on its westward extension segment. Therefore the length of the Meishan fault may extend westward to ∼29.0 km along the pre-existing normal fault and has potential to generate an Mw 6.5-6.8 earthquake. Using the velocity profile data and under the assumption of 29-km-long fault length, a series of 2D dislocation models were established and their results reveal a dip range of 75◦-85◦ and the locking depth ranging 1.6-11.9 km. The long-term fault slip decreases from east of 13.8 mm/yr to west of 8.2 mm/yr. According to Empirical scaling relationships to calculate the scale, there will cause scale of 6.5-6.7 MW earthquake. Finally, by the modeling result, the estimated of Meishan fault energy accumulation rate is 1.07×10^24 dyne-cm per year and the earthquake cycle is estimated about 121.5 years.
論文目次 摘要 I
Abstract III
致謝 VII
表目錄 XI
圖目錄 XII
第一章 前言 1
第二章 地質背景 7
第三章 GPS與水準資料處理 11
3.1 GPS與水準資料的來源與計算 11
3.1.1 GPS資料 11
3.1.2 GPS解算 11
3.1.3 水平速度場計算 12
3.1.4 梅山斷層區域水平速度場 12
3.1.5 水準資料 15
3.1.6 梅山斷層區域垂直速度場 15
3.2 應變率分析 16
3.2.1 應變率解算 16
3.2.2 梅山斷層區域應變率 16
3.3 速度場剖面分析 18
第四章 斷層模型 26
4.1 二維斷層震間模型 26
4.1.1二維斷層震間模型理論 26
4.1.2 二維斷層震間模型結果 28
4.2 三維斷層同震模型 35
4.2.1 三維斷層同震模型理論 35
4.2.2 三維斷層同震模型結果 36
第五章 討論與分析 55
第六章 結論 58
參考文獻 59
附錄一 65
附錄二 66
附錄三 68
附錄四 70
附錄五 72
附錄六 74
附錄七 76
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論文全文使用權限
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