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研究生: 黃楚琳
論文名稱: 花蓮和平地質區延性構造的地球物理探勘
指導教授: 鄭懌
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 地球科學系
Department of Earth Sciences
論文出版年: 2012
畢業學年度: 100
語文別: 中文
論文頁數: 66
中文關鍵詞: 甚低頻電磁法台灣東部花岡岩
論文種類: 學術論文
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  • 這十幾年來,台灣東部的巨大片麻岩體被認為是傳統的變質帶岩體。有些研究提出變質岩體被偉晶花崗岩切斷或是入侵。但是,越來越多的證據表示片麻岩可能是來自於花岡岩或變質花岡岩。為了驗證花岡岩與變質花岡岩的存在,及找出在台灣東部的變質帶中花岡岩潛在分布,使用甚低頻電磁法(very low-frequency electromagnetic method,以下簡稱VLF-EM ),在台灣東部造山帶,花蓮和平地質區中,佈一條長達19公里、曲折延綿的和平林道測線,以及一條作為對照組、長4.4公里的和平溪測線。

    VLF-EM的數據使用一種稱為Fraser濾波法的線性濾波法,以及總體經驗模態分解法(ensemble empirical mode decomposition,或稱EEMD)非線性濾波技巧,以加強訊號以及判斷訊號品質。此外也使用加了集膚深度要素的Karous-Hjelt 濾波法,繪製等效電流密度模型。搭配3D地形協助,可以很清楚地使用等效電流密度模型,標示探勘區域的花岡岩與變質花岡岩的分布。

    即使定性模型有不確定性,我們發現的地質意義將提供一個有關於台灣附近的版塊構造的看法──台灣與鄰近琉球島弧系統南端在晚新生代時,與呂宋島弧碰撞之前,是歐亞大陸邊緣的一部分。

    本論文已部份發表於Journal of Applied Geophysics (2012), http://dx.doi.org/10.1016/j.jappgeo.2012.06.010

    致謝…………………………………………………………………………… i 摘要………………………………………………………………………… ii 目錄……………………………………………………………………… iii 圖目與表目…………………………………………………………………………… Vi 第一章 緒論…………………………………………………………… 1 1-1 簡介………………………………………………………… 1 1-2 研究區域…………………………………………………… 2 1-3 VLF-EM介紹………………………………………………… 7 第二章 原理…………………………………………………………… 8 2-1 VLF-EM原理………………………………………………… 8 2-2 集膚深度…………………………………………………… 14 第三章 數據處理……………………………………………………… 26 3-1 Fraser濾波法與Karous and Hjelt 逆濾波法……… 26 3-2 其他非線性濾波法………………………………………… 28 第四章 實測案例……………………………………………………… 30 第五章 實驗結果……………………………………………………… 33 5-1 和平溪測線………………………………………………… 33 5-2 和平林道測線……………………………………………… 51 第六章 結論…………………………………………………………… 61 參考文獻…………………………………………………………………… 62 圖目與表目 圖1-1 和平林道測線一景……………………………………………… 2 圖1-2 台灣地區的地形與構造圖……………………………………… 5 圖1-3 研究區的地形圖………………………………………………… 6 圖2-1 VLF-EM探勘的基本原理與示意圖……………………………… 8 圖2-2 原生磁場H與次生磁場S的關係………………………………… 9 圖2-3 磁場H與磁場S的向量關係……………………………………… 10 圖2-4 由磁場H與磁場S組合而成的極化橢圓………………………… 11 圖2-5 導電度、電磁波頻率與集膚深度的關係圖…………………… 22 圖4-1 GSM-19………………………………………………………… 31 圖4-2 和平溪一景……………………………………………………… 31 圖4-3 和平溪測線,第八站與第三十一站附近的露頭……………… 32 圖5-1 和平溪測線,原始資料與Fraser濾波後的結果…………… 34 圖5-2 和平溪測線,17.4kHz的原始資料與EEMD分解後的成分…… 35 圖5-3 和平溪測線,經過EEMD處理之後的原始資料與Fraser濾波後的結果…… 36 圖5-4 和平溪測線,17.4kHz資料經過EEMD處理之後,經Karous & Hjelt處理後的等效電流分布圖………………………………………………… 39 圖5-5 和平溪測線,17.4kHz資料經過EEMD處理之後,經Karous & Hjelt處理後,再加入地形資料後的等效電流分布圖………………………… 40 圖5-6 和平溪測線,17.4kHz資料經過EEMD處理之後,經Karous & Hjelt處理後,並加入集膚深度效應後的等效電流分布圖…………………… 41 圖5-7 和平溪測線,17.4kHz資料經過EEMD處理之後,經Karous & Hjelt處理後,再加入地形資料後並加入集膚深度效應的等效電流分布圖… 42 圖5-8 和平溪測線,17.4kHz資料經過EEMD處理之後,經Karous & Hjelt處理後,並將測站的各個空間位置標出來的等效電流分布圖………… 43 圖5-9 和平溪測線,17.4kHz資料經過EEMD處理之後,經Karous & Hjelt處理後,並加入集膚深度效應以及將測站的各個空間位置標出來的等效電流分布圖………………………………………………………………………… 44 圖5-10 圖5-4與圖5-6的inphase項比較圖………………………… 45 圖5-11 圖5-5與圖5-7的inphase項比較圖………………………… 46 圖5-12 圖5-8與圖5-9的inphase項比較圖………………………… 47 圖5-13 和平溪測線,17.4kHz資料重新取樣後,經過EEMD處理之後,經Karous & Hjelt處理後,並將測站的各個空間位置標出來的等效電流分布圖…… 48 圖5-14 和平溪測線,17.4kHz資料重新取樣後,經過EEMD處理之後,經Karous & Hjelt處理後,並加入集膚深度效應以及將測站的各個空間位置標出來的等效電流分布圖…………………………………………………… 49 圖5-15 圖5-13與圖5-14的inphase項比較圖……………………… 50 圖5-16 和平林道測線,17.4kHz資料經過EEMD處理之後,經Karous & Hjelt處理後的等效電流分布圖………………………………………… 52 圖5-17 和平林道測線,19.6kHz資料經過EEMD處理之後,經Karous & Hjelt處理後的等效電流分布圖………………………………………… 53 圖5-18 和平林道測線,17.4kHz資料經過EEMD處理之後,經Karous & Hjelt處理後,再加入地形資料後的等效電流分布圖………………… 54 圖5-19 和平林道測線,19.6kHz資料經過EEMD處理之後,經Karous & Hjelt處理後,再加入地形資料後的等效電流分布圖………………… 55 圖5-20 圖5-16與圖5-17的inphase項比較圖……………………… 56 圖5-21 圖5-18與圖5-19的inphase項比較圖……………………… 57 圖5-22 和平林道測線,17.4kHz資料重新取樣後,經過EEMD處理之後,經Karous & Hjelt處理後,並將測站的各個空間位置標出來的等效電流分布圖…… 58 圖5-23 和平林道測線,17.4kHz資料重新取樣後,經過EEMD處理之後,經Karous & Hjelt處理後,並加入集膚深度效應以及將測站的各個空間位置標出來的等效電流分布圖…………………………………………………… 59 圖5-24 圖5-22與圖5-23的比較圖…………………………………… 60 表2-1 在甚低頻(15kHz至30kHz)範圍內,地體物質之孔隙為淡水時,其典型的電阻率與集膚深度範圍…………………………………………… 25

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