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研究生： 歐仲隆
論文名稱： 利用線形地震陣列探討台灣花東縱谷之二維速度模型
指導教授： 陳光榮
Chen, Kuang-Jung
林正洪
Lin, Cheng-Horng
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： 2007
畢業學年度： 95
語文別： 中文
論文頁數： 62
中文關鍵詞： 花東縱谷 、速度模型 、波線追跡
英文關鍵詞： ray tracing
論文種類： 學術論文
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    • 台灣位處菲律賓海板塊與歐亞大陸板塊碰撞的交界帶上，受到板塊間相互擠壓作用之影響下，產生了許多複雜的構造，特別是處於板塊縫合帶之花東縱谷，其地下構造更為複雜，至今仍未非常清楚。本研究利用中央研究院地球科學研究所於2003年8月至2004年2月間，在花蓮光復地區佈置之臨時線形地震陣列，來探討花東縱谷之構造。首先，從紀錄到的波形資料中，尋找一些清楚的折射波相(Refraction phases)，對這些波相的波傳走時以波線追跡正演(forward)的方式，建立出花蓮光復一帶可能的二維地下速度模型，並得到以下幾點結論：
    (1) 從波形的觀測上發現，在海岸山脈跟花東縱谷的交界處，似乎存在一個向東傾斜的界面，使得兩邊的到時斜率有很明顯的不連續存在。此一向東傾的傾斜面，可能延伸到台灣東部外海。
    (2) 相較於鄰近區域，在花東縱谷下，有一約7公里深的低速帶存在，且此現象與地表地質狀態有相當的符合。
    (3) 位於花東縱谷西側區域，是相對於花東縱谷的一個高速區，其分佈情形有可能是中央山脈東翼地質區的玉里帶所在區域。

    目錄 摘要………………………………………………………………………I 誌謝………………………………………………………………………II 目錄………………………………………………………………………III 圖目………………………………………………………………………VI 表目………………………………………………………………………XI 第一章 緒論…………………………………………………………………1 1.1 研究動機與目的………………………………………………………1 1.2 前人研究回顧…………………………………………………………2 1.3 研究區域地質概述……………………………………………………4 1.3.1 中央山脈東區……………………………………………………4 1.3.2 花東縱谷…………………………………………………………4 1.3.3 海岸山脈…………………………………………………………5 第二章 資料來源…………………………………………………………13 2.1 資料收集……………………………………………………………13 2.2 儀器說明………………………..…………………………………15 2.3 地震資料選取……………………..………………………………15 2.4 走時選取……………………………..……………………………16 第三章 研究方法與原理………………………………………………18 3.1 研究方法…………………………………………………………...18 3.2 程式原理…………………………………………………………...18 3.2.1 模型參數化…………………………………………………….18 3.2.2 波線追跡法…………………………………………………….21 3.3 資料處理流程……………………………………………………...25 第四章 模擬與分析……………………………………………………27 4.1 建立初始速度模型………………………………………………...27 4.2 正演模擬…………………………………………………………...27 4.3 觀測波形分析……………………………………………………...30 4.4 地震模擬分析……………………………………………………...30 4.4.1 花東縱谷東側地震事件 ─ E01~E04…..………….…….…..37 4.4.1.1 地震事件E01……………………………………………...37 4.4.1.2 地震事件E02……………………………………………...38 4.4.1.3 地震事件E03……………………………………………...39 4.4.1.4 地震事件E04……………………………………………...39 4.4.2 花東縱谷西側地震事件 ─ W01、W02..……………….…..40 4.4.2.1 地震事件W01……………..……………………………...41 4.4.2.2 地震事件W01…………………..………………………...41 4.5 模擬結果之分析…………………..…………………………….....42 第五章 綜合討論………………………………………………………55 5.1 研究方法之討論…………………………………………………...55 5.2 儀器誤差之討論…………………………………………………...55 5.3 波形分析與模擬結果討論………………..……………………….55 5.4 花東縱谷下方低速帶討論……………..………………………….57 5.5 低速帶下方的相對高速帶討論……..…………………………….58 5.6 折射面的討論………..…………………………………………….58 第六章 結論……………….…………………………………………...60 參考文獻...............................................61 圖目 圖 1-1 台灣及其鄰近地區的板塊構造模式 (摘自何春蓀，1986)………………………………………………………….6 圖 1-2 全台灣的CWBSN測站位置及測站名稱…..……………..…7 圖 1-3 Rau and Wu (1995) 利用地震層析成像法時所使用 (a) 格點、測站和地震等及 (b) 三維格點及地震分佈…………………………………………………...………...8 圖 1-4 Rau and Wu (1995) 利用地震層析成像法得到之三維速度模型(a) C-C’ 所做出的P 波速度剖面及其Spread function及 (b) D-D’ 所做出的P波速度剖面及其Spread function……………………………………………………….9 圖 1-5 利用寬角震測剖面的反射及折射資料來探討從琉球過渡到台灣造山帶的地殼構造側向變化的情況(摘自Shih et al., 1998) (a) 中橫公路測線炸點(花蓮外海實線)與測點(台灣島內實線)分布圖及 (b) 沿著臺灣造山帶和琉球隱没系統最西部份的Moho深度變化………..…………….………...10 圖 1-6 花蓮地區三維速度模型(摘自 Lin et al., 1998)..…..…..…..11 圖 1-7 Kim et al., (2005)利用地震層析成像法得出台灣地區三維速度模型………………..……………………………………..12 圖 2-1 花蓮光復區域的臨時地震測站分布圖。圖中 代表測站位置…………………………………………………………....14 圖 2-2 中研院在花蓮光復區域所設置的臨時地震網所使用的儀器圖片 (a) 太陽能版與記錄器遠照、(b) 記錄器近照、(c) 儲存資料的硬碟、(d) 感應器....…………………………….17 圖 3-1 (a)二維速度模型假設是由許多任意四邊形(trapezoid)所組成(b)每各四邊形區塊中速度的分布…........……………...20 圖 3-2 波傳路徑與三軸夾角之示意圖…..……..……………….....22 圖 3-3 波線追跡的資料處理流程…..……………………………...26 圖 4-1 觀測陣列之測站與選取的地震事件位置圖。 ：代表斷層； ：代表選取的地震事件； ：代表擺設的測站……….…..29 圖 4-2 花東縱谷東側地震波相分析。E01事件的Z方向波形及選取之波相到時位置(彩色虛線)。圖中藍色粗線代表直達波到時不連續面………………………………………………31 圖 4-3 花東縱谷東側地震波相分析。E02事件的Z方向波形及選取之波相到時位置(彩色虛線)。圖中藍色粗線代表直達波到時不連續面………………………………………………32 圖 4-4 花東縱谷東側地震波相分析。E03事件的Z方向波形及選取之波相到時位置(彩色虛線)。圖中藍色粗線代表直達波到時不連續面…………....……………...…………….……33 圖 4-5 花東縱谷東側地震波相分析。E04事件的Z方向波形及選取之波相到時位置(彩色虛線)。圖中藍色粗線代表直達波到時不連續面……………………………………...….……34 圖 4-6 花東縱谷西側地震波相分析圖。W01事件的Z方向波形及選取之波相到時位置(彩色虛線)。圖中藍色粗線位置為圖4-2至圖4-5中到時不連續面..……………..........................35 圖 4-7 花東縱谷西側地震波相分析圖。W02事件的Z方向波形及選取之波相到時位置(彩色虛線)。圖中藍色粗線位置為圖4-2至圖4-5中到時不連續面..……………..........................36 圖4-8a E01事件的Z方向波形及選取之波相到時位置(彩色虛線)………………..………………………………………….43 圖4-8b E01事件模擬結果。上圖：追跡出的波傳路徑。下圖：理論到時(黑點)與觀測到時(彩色線條長度代表時間的誤差量)…..…………………………………………………….....44 圖4-9a E02事件的Z方向波形及選取之波相到時位置(彩色虛線)………..……………………………………………….....45 圖4-9b E02事件模擬結果。上圖：追跡出的波傳路徑。下圖：理論到時(黑點)與觀測到時(彩色線條長度代表時間的誤差量)…………..…………………………………………….....46 圖4-10a E03事件的Z方向波形及選取之波相到時位置(彩色虛線)……………..………………………………………….....47 圖4-10b E03事件模擬結果。上圖：追跡出的波傳路徑。下圖：理論到時(黑點)與觀測到時(彩色線條長度代表時間的誤差量)……..………………………………………………….....48 圖4-11a E04事件的Z方向波形及選取之波相到時位置(彩色虛線)………………..………………………………………….49 圖4-11b E04事件模擬結果。上圖：追跡出的波傳路徑。下圖：理論到時(黑點)與觀測到時(彩色線條長度代表時間的誤差量)…………………..……………………………………….50 圖4-12a W01事件的Z方向波形及選取之波相到時位置(彩色虛線)…………..……………………………………………….51 圖4-12b W01事件模擬結果。上圖：追跡出的波傳路徑。下圖：理論到時(黑點)與觀測到時(彩色線條長度代表時間的誤差量)…………..…………………………………………….....52 圖4-13a W02事件的Z方向波形及選取之波相到時位置(彩色虛線)……………..…………………………………………….53 圖4-13b W02事件模擬結果。上圖：追跡出的波傳路徑。下圖：理論到時(黑點)與觀測到時(彩色線條長度代表時間的誤差量)……………………..………………………………….....54 圖5-1 速度構造解說圖：黃色區域速度分布3.0~3.6km/s，紅色區域速度分布5.0~6.5km/s，橘色粗線為高角度傾斜的界面，綠色 粗線為折射面…........................................................................56 圖5-2 觀測陣列之測站與選取的地震事件位置圖。 ：代表斷層； ：代表擺設的測站； ：代表斷層出露假想線………..….57 表目 表 2-1中央研究院在花東地區臨時地震觀測陣列測站參數…….….13 表 4-1 本研究選取作為波線追跡模擬的地震事件基本資料…….…28

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