結合重力與地震資料探討台灣地區之地殼構造

以作者查詢圖書館館藏

、以作者查詢臺灣博碩士

、以作者查詢全國書目

、勘誤回報

、線上人數：11

、訪客IP：18.191.174.168

姓名

羅祐宗(Yu-tsung Lo) 查詢紙本館藏

畢業系所

地球科學學系

論文名稱

結合重力與地震資料探討台灣地區之地殼構造
(Joint gravity and seismic data to investigate the tectonic of Taiwan)

相關論文

★ 苗栗地區之重力研究	★ 利用重力資料估算台灣海峽之莫霍面深度
★ 重力地形修正之探討	★ 利用地磁資料探討磁暴現象
★ 大屯火山群之三維速度構造	★ 屏東麓山帶之地震觀測
★ 利用線形地震陣列探討台灣中南部之二維構造	★ 台灣中部二維密度構造之探討
★ 台東地區三維速度構造	★ 利用重力資料探討台中盆地與埔里盆地之二維地下構造
★ 台灣地區全磁場時空變化之研究(1989-2004年)	★ 遠近地震所引起地下水位變化之研究
★ 高屏地區重磁力測勘之初步結果	★ 利用重磁資料初探北越地區之地下構造
★ 由雷利波頻散資料推研台灣海峽之地殼及上部地函構造	★ 由表面波資料探討台灣及鄰近區域之地殼速度側向變化

檔案

[Endnote RIS 格式]

[Bibtex 格式]

[相關文章]

[文章引用]

[完整記錄]

[館藏目錄]

[檢視]

[下載]

本電子論文使用權限為同意立即開放。
已達開放權限電子全文僅授權使用者為學術研究之目的，進行個人非營利性質之檢索、閱讀、列印。
請遵守中華民國著作權法之相關規定，切勿任意重製、散佈、改作、轉貼、播送，以免觸法。

摘要(中)

重力觀測是用來探索地下構造的優先方法之一。因為它具有方便、快速、低成本的優勢，目前台灣遍布密集的重力觀測點，提供完整的重力觀測資料。本研究分析觀測重力值內包含的訊息，利用g-H關係圖法及Nettleton密度剖面法進行地表岩層密度的估算，其結果能與地質分區對應一致。根據分析結果指出，山區的密度分布約2.4至2.6 g⁄〖cm〗^3 ，西部麓山帶約2.2 g⁄〖cm〗^3 ，西部平原約1.8至2.0 g⁄〖cm〗^3 。經過重力修正得到布蓋異常圖並分析重力效應的波長，將重力效應分為淺層及深層的來源，進行莫荷面的估算及地下密度分布的討論。經訊號分離後的淺層重力效應能與地質分區對應一致；深層的重力效應圖顯示在西部麓山帶下方有一重力低區，推測與地殼增厚有關。我們利用速度－密度經驗轉換公式，將速度構造與重力觀測合併來討論，並分別討論淺層和深層的速度構造與重力效應的異同。透過分析比較，我們可以知道兩者之間仍存在明顯差異。本研究採用二維聯合模擬的方法，彙整TAIGER、ATSEE及TSEE的地震資料及整合後的重力資料進行三條二維剖面的順推計算工作，得到符合走時與重力觀測的二維構造，並加入利用重力資料所求得大尺度的莫荷面深度起伏，可作為未來進行更精細的三維地下構造模擬之初步模型。

摘要(英)

Gravity observation is one of priority method that used to explore the subsurface structure. Because it is easy, fast and low-cost, dense gravity observation stations are distributed in whole Taiwan, no exception in mountain area. In this study, the message contained in the observation of gravity values is analyzed. We use g-H relationship and Nettleton′s density determination method to estimate the density of topography. Based on the results, the density value of mountain area ranges from 2.4 to 2.6 g⁄〖cm〗^3 , is 2.2 g⁄〖cm〗^3 in Western Foothills and 1.8 to 2.0 g⁄〖cm〗^3 in Western plains. After gravity correction, we can get Bouguer anomaly value and separate the source of gravity effect to the shallow and deeper part from gravity wavelength. Then, it led to discuss the Moho interface relief and subsurface density distribution. The shallow gravity effect is consistent with the pattern of geological division. The deeper gravity effect map reveals that the gravity low area is existed beneath Western Foothills, it might relate to crustal thickening. We utilized the empirical relations between elastic wavespeeds and density to analysis the consistency between velocity structure and observation gravity. According to analysis and comparison, there are significant differences between the analytical results of two physical properties observations.
In this study, we begin from two-dimensional co-simulation modeling method using TAIGER, ATSEE TSEE of seismic data and observation gravity data. Then, the theoretical travel time and gravity value is calculated from three two-dimensional cross-sections across northern, central and southern Taiwan. The results of forward modeling that correspond with travel time and observation gravity and large scale Moho interface relief can be use as better initial model of three-dimensional subsurface modeling.

關鍵字(中)

★ 重力
★ 地殼構造

關鍵字(英)

★ Gravity
★ Tectonic

論文目次

目錄 i
圖目錄 v
表目錄 viii
中文摘要 ix
Abstract x
誌謝 xi
第一章緒論 1
1.1 研究動機與目的 1
1.2 文獻回顧 5
1.3 本文內容 7
第二章研究區域概述 19
2.1 研究區域介紹 19
2.2 台灣地質分區及地體構造概述 19
2.2.1 台灣主體區 20
2.2.2 恆春半島區 25
2.2.3 台東海岸山脈區 26
2.3 台灣海峽地質概況 27
2.3.1 海峽地貌 27
2.3.2 構造概述 28
2.3.3 地層概況 30
2.4 重力資料蒐集 33
第三章重力資料處理與重力異常 39
3.1 重力修正 39
3.1.1 緯度修正(Latitude Correction) 39
3.1.2 自由空間修正(Free-air Correction) 40
3.1.3 布蓋修正(Bouguer Correction) 41
3.1.4 地形修正(Terrain Correction) 42
3.2 自由空間與布蓋重力異常 44
3.3 地表岩層密度 45
3.3.1 前人研究方法 45
3.3.2 修正密度決定 48
第四章台灣與鄰近地區莫荷深度估算 61
4.1 數學方法 61
4.1.1 向上及向下延伸法 61
4.1.2 莫荷面深度計算 63
4.2 模型測試 64
4.3 台灣及鄰近地區莫荷面估算 66
4.3.1 資料來源 66
4.3.2 海水層置換成地殼 66
4.3.3 重力訊號分離及莫荷面估算 67
4.4 台灣地區莫荷面深度分布 69
4.5 重力解析地殼構造討論 69
第五章速度構造順推與重力資料之比較分析 83
5.1 觀測與理論重力值分析 83
5.2 速度模型順推 85
5.3 模型分層效應分析 86
5.3.1 速度淺層與深層構造之計算重力效應 86
5.3.2 觀測重力淺層與深層效應 88
5.4 小結 89
第六章結合重力與地震資料探討台灣二維地下構造 99
6.1 資料來源 99
6.2 研究方法 100
6.3 處理流程 105
6.4 二維速度密度構造結果 107
6.4.1 FJ1T6 (北段測線) 107
6.4.2 T5 (中段測線) 108
6.4.3 FJ3T4 (南段測線) 109
6.5 二維構造模型討論 110
6.6 小結 113
第七章結論 131
參考文獻 135

參考文獻

Birch, F., Density and composition of mantle and core, J. Geophys. Res.,69, 4377-88., 1964.
Brocher T. M., Empirical relations between elastic wavespeeds and density in the Earth′s crust , Bulletin of the Seismological Society of America 95 (6), 2081-2092, 2005.
Cerveny V., I. Molotkov and I. Psencik, Ray Method in Seismology. University of Karlova, Prague, Czechoslovakia, 1977.
Dehlinger P., Marine gravity, Elsevier Sci. Pub., Netherlands., 1978.
Gao, T., and H. Huang, Tectonic characteristics and evolution of the Taiwan Strait, Acta Geological Sinica, 68, no. 3, 197-207., 1994.
Gomez-Ortiz, D., and B. N. P. Agarwal, 3DINVER.M: A MATLAB program to invert the gravity anomaly over a 3-D horizontal density interface by Parker-Oldenburg′s algorithm, Computers & Geosciences, 31, 513-520., 2005.
Hagiwara Y., I. Murata, H. Tajima, K. Nagasawa and S. Izutuya, Gravity study of active faults: Detection of the 1931 Nishi-Saitama earthquake fault, Bull Earthq. Res. Inst., Tokyo University, Vol. 45, pp. 1091-1228, 1986.
Hammer S., Terrain corrections for gravimeter stations, Geophysics, 4, no. 3, 184-194., 1939.
Ho, C. S., Tectonic evolution of Taiwan: Explanatory text of the tectonic map of Taiwan, The Ministry of Economic Affairs, Taipei, Taiwan, ROC, 126 pp, 1982.
Hole, J. A., Nonlinear high-resolution three-dimensional seismic travel time tomography., Journal of Geophysical Research, 97, 6553-6562, 1992.
Hsieh, H. H., H. Y. Yen, and M. H. Shih, Moho Depth Derived from Gravity Data in the Taiwan Strait Area, Terr. Atmos. Ocean. Sci., Vol. 21, No. 2, 235-241, 2010.
Hsu, S. K., C. S. Liu, C. T. Shyu, S. Y. Liu, Sibuet, J. C., Lallemand, S., C. S. Wang and D. Reed, New Gravity and magnetic anomaly maps in the Taiwan-Luzon region and their preliminary interpretation: TAO, Vol. 9, No. 3, p. 509-532, 1998.
Huang, H. H., Y. M. Wu, C. H. Chang, S. J. Lee, T. M. Chang, and H. H. Hsieh, Joint Vp and Vs tomography of Taiwan: Implications for subduction-collision orogeny, Earth Planet. Sci. Lett.,392, 177-191, 2014.
Hwang, R. D., and G. K. Yu, Shear-wave velocity structure of upper mantle under Taiwan from the array analysis of surface waves, Geophys. Res. Lett., 32, L07310. doi:10.1029/2004GL021868., 2005.
Kano, S. and C. T. Chung, Tertiary formations and their molluscan faunas. Geol. Paleontol. SE Asia, v. 21, 187 pp, 1975.
Kim, K. H., J. M. Chiu, H. Kao, Q. Liu, and Y. H. Yeh, A preliminary study of crustal structure in Taiwan region using receiver function analysis, Geophysical Journal International, 159, no. 1, 146-164., 2004.
Kim, K. H., J. M. Chiu, J. Pujol, K. C. Chen, B. S. Huang, Y. H. Yeh, and P. Shen, Three-Dimensional VP and VS Structural Models Associated with the Active Subduction and Collision Tectonics in the Taiwan Region, Geophysical Journal International, 162, 204-220., 2005.
Kuo, Y. W., C. Y. Wang, H. Kuo-Chen, X. Jin, H. T. Cai, J. Y. Lin, F. T. Wu, H. Y. Yen, B. S. Huang, W. T. Liang, D. Okaya and L. Brown, Crustal structures from the Wuyi-Yunkai orogen to the Taiwan orogen: The onshore-offshore wide-angle seismic experiments of the TAIGER and ATSEE projects, Tectonophysics xxx, xxx–xxx, 2015.(Article in press)
Kuo-Chen, H., F. T. Wu, and S. W. Roecker, Three-dimensional P velocity structures of the lithosphere beneath Taiwan from the analysis of TAIGER and related seismic data sets, J. Geophys. Res., 117, B06306, 2012.
Lallemand, S., Y. Font, H. Buwaard and H. Kao, New insights on 3-D plates interaction near Taiwan from tomograpgy and tectonic implication, Tectonphysics, 335, 229-253, 2001.
Lavrent’ev, M. M., V. G. Romanov and S. P. Shishatskii, Ill-Posed Problems of Mathematical Physics and Analysis. Translations of Mathematical Monographs, vol.64, American Mathematical Society, Providence, 290pp, 1986.
Lee, Y.C., and Y. B. Tsai, Crustal structure of Taiwan from p-wave arrival times, Proc. Geol. Soc. China, 21, 111-127, 1978.
Lee, Y. H., C. C. Chen, T. K. Liu, H. C. Ho, H. Y. Lu and W. Lo, Mountain building mechanisms in the Southern Central Range of the Taiwan Orogenic Belt—from accretionary wedge deformation to arc–continental collision. Earth Planet. Sci. Lett. 252, 413–422, 2006.
Lee, C. P., N. Hirata, B. S. Huang, W. G. Huang and Y. B. Tsai, Evidence of a highly attenuative aseismic zone in the active collision orogen of Taiwan. Tectonophysics 489:128–138, 2010. doi:10.1016/j.tecto.2010.04.009
Li, Z. W., S. Roecker, K. H. Kim, Y. Xu and T. Hao, Moho depth variations in the Taiwan orogen from joint inversion of seismic arrival time and Bouguer gravity data, Tectonophysics 632, 151–159, 2014.
Lin, C. H., Thermal modeling of continental subduction and exhumation constrained by heat flow and seismicity in Taiwan, Tectonophysics, 324, no. 3, 189-201., 2000.
Ludwig, W. J., J. E. Nafe, and C. L. Drake, Seismic refraction In The Sea, Vol. 4, Maxwell, A. E., ed., Wiley-Interscience, New York., 1970.
Ma, K. F., J. H. Wang, and D. Zhao, Three-Dimensional Seismic Velocity Structure of the Crust and Uppermost Mantle beneath Taiwan, J. Phys. Earth, 44, 85-105., 1996.
Martyshko, P. S. and I. L. Prutkin, Technology of depth distribution of gravity field sources. Geophys. J. 25 (3), 159–168, 2003 (In Russian).
McIntosh, K. D., Y. Nakamura, T. K. Wang, R. C. Shih, A. T. Chen and C. S. Liu, Crustal-scale seismic profiles across Taiwan and the western Philippine Sea Tectonophysics, 401, pp. 23–54, 2005.
Mooney, W. D., G. Laske, and T. G. Masters, CRUST 5.1: A global crustal model at 5° × 5°, J. Geophys. Res., 103, no. B1, 727–747., 1998.
Morelli, C., Modern standards for gravity surveys, Geophysics, 41, no. 5, 1051., 1976.
Nafe J. E., and C. L. Drake, Variation with depth in shallow and deep water marine sediments of porosity, density and the velocities of compressional and shear waves, Geophysics, 22, 523-552., 1957.
Prutkin, I., A. Saleh, Gravity and magnetic data inversion for 3D topography of the Moho discontinuity in the northern Red Sea area, Egypt, Journal of Geodynamics 47, 237–245, 2009.
Rau, R. J., and F. T. Wu, Tomographic imaging of lithospheric structures under Taiwan, Earth and Planetary Science Letters, 133, 517-532., 1995.
Roecker, S. W., Y. H. Yeh, and Y. B. Tsai, Three-dimensional P and S wave velocity structures beneath Taiwan: Deep structure of an arc-continent collision, J. Geophys. Res., 92, 10547-10570., 1987.
Suppe, J., Mechanics of mountain building and metamorphism in Taiwan, Mem. Geol. Soc. China, 4, 67-89., 1981.
Teng, L. S., C. T. Lee, Y. B. Tsai, and L. Y. Hsiao, Slab breakoff as a mechanism for flipping of subduction polarity in Taiwan, Geology, 28, no. 2, 155-158., 2000.
Teng, L. S., Geotectonic evolution of Tertiary continentalmargin basins of Taiwan: Petrol. Geol. of Taiwan, No. 27, p. 1-19, 1992.
Tsai, Y. B., Seismotectonics of Taiwan. Tectonophysics, 125, 17-37, doi: 10.1016/0040-1951(86)90005-3, 1986.
Tsai, Y. B., Z. S. Liaw, T. Q. Lee, M. T. Lin, and Y. H. Yeh., Seismological evidence of an active plate boundary in the Taiwan area, Mem. Geol. Soc. China, 4, 143-154., 1981.
Turcotte, D. L., and G. Schubert, Geodynamics, Cambridge University Press., 1983.
Ustaszewski, K. , Y. M. Wu, J. Suppe, H. H. Huang, C. H. Chang, and S. Carena, Crust-mantle boundaries in the Taiwan - Luzon arc-continent collision system determined from local earthquake tomography and 1D models: Implications for the mode of subduction polarity reversal, Tectonophysics, special issue: Geodynamics and Environment in East Asia, 578, 31-49, 2012.
Vasin, V. V., I. L. Prutkin, Timerkhanova and L. Yu., Retrieval of a three-dimensional relief of geological boundary from gravity data. Izvestiya. Phys. Solid Earth 32 (11), 901–905, 1996.
Wang, H. L., L. Zhu and H. W. Chen, Moho depth variation in Taiwan from teleseismic receiver functions. Journal of Asian Earth Sciences 37, 286–291, 2010.
Wu, F. T., R. J. Rau, and D. Salzberg, Taiwan orogeny: thin-skinned or lithospheric collision?, Tectonophysics, 274, no. 1-3, 191-220., 1997.
Wu, F. T., Recent tectonics of Taiwan, in Geodynamics of the Western Pacific. In: Uyeda, S., R. W. Murphy, and K. Kobayashi (Eds.), J. Phys. Earth Suppl., 26, 265-299, 1978.
Wu, F. T., H. Kuo-Chen and K.D. McIntosh, Subsurface imaging, TAIGER experiments and tectonic models of Taiwan, Journal of Asian Earth Sciences 90, 173–208, 2014.
Wu, Y. M., C. H. Chang, L. Zhao, J. B. H. Shyu, Y. G. Chen, K. Sieh, and J. P. Avouac, Seismic tomography of Taiwan: Improved constraints from a dense network of strong motion stations, J. Geophys. Res., 112, B08312. doi:10.1029/2007JB004983., 2007.
Yeh, Y. H., and Y. B. Tsai, Crustal structure of central Taiwan from inversion of P-wave arrival times, Bull. Inst. Earth Sci., Academia Sinica, 1, 83-102., 1981.
Yen, H. Y. and H. H. Hsieh, A study on the compatibility of 3-D seismic velocity structures with gravity data of Taiwan, Terres. Atmos. Ocean., 21, 6, 897-904, 2010.
Yen, H. Y., Y. H. Yeh, C. H. Lin, K. J. Chen and Y. B. Tsai, Gravity survey of Taiwan: J. Phys. Earth, 43, p. 685-696, 1995.
Yen, H. Y., Y. H. Yeh, and F. T. Wu, Two-dimensional crustal structures of Taiwan from gravity data, Tectonics, 17, no. 1, 103-111., 1998.
Zelt, C. A. and Ellis, R. M. Practical and Efficient Ray Tracing in Two-Dimensional Media for Rapid Travel Time and Amplitude Forward Modelling, Canadian Journal of Exploration Geophysics, Vol. 21, No. 1, 16-31, 1988.
Zelt, C. A., and D. A. Forsyth, Modeling wide-angle seismic data for crustal structure: southeastern Grenville Province. Journal of Geophysical Research, Vol. 89, 11687-11704, 1994.
Zelt, C. A. and R. B. Smith, Seismic traveltime inversion for a 2D crustal velocity structure,Geophysical Journal International, Vol. 108, 16– 34, 1992.
中國石油學會勘採組，地球物理探勘概論，中國石油學會，共386頁，1982。
史天元，邱元宏，台灣地區數值密度模型之建立，測量工程，第40卷，第3期，第3-22頁，1998。
史旻弘，利用重力資料估算台灣海峽之莫霍面深度，國立中央大學地球物理研究所碩士論文，2001。
江博明、劉忠光，臺灣藍閃石片岩的年齡與對其構造環境的追認所受的地球化學的約束，中國地質學會專刊，第2號，第129-140頁，1977。
江博明、劉忠光，臺灣之高壓變質岩: 稀土元素之地球化學銣-鍶年代與地殼構造運動之隱示，中國地質學會專刊，第4號，第497-520頁，1981。
何春蓀，台灣地質概論。經濟部中央地質調查所出版，第11-135頁，1986。
阮維周，深成成岩作用與低度變質作用，中國地質學會會刊，第15號，第7-16頁，1972。
周瑞燉，重修台灣省通志，卷二地質篇。台灣省文獻委員會編印，共300頁，1992。
林朝棨、周瑞燉，台灣地質。台灣省文獻委員會出版，第105-109頁，1974。
胡忠恆，台灣地質概論。台灣貝類化石誌第四卷第十九冊，國立自然科學博物館，第2173-2232頁，1995。
徐鐵良，地質與工程。台灣工程資本資料叢書之四，中國工程師學會出版，第55-68頁，1985。
張麗旭，臺灣中部所謂埔里層之基於小型有孔蟲之生物地層學研究，中國地質學會會刊，第6號，第3-17頁，1963。
張麗旭，臺灣變質區第三系基於小型有孔蟲之生物地層學研究，中國地質學會會刊，第17號，第85-93頁，1974。
莊文星、貝隆，大南澳片岩之鉀氬定年研究，中國地質學會專刊，第7號，第405-416頁，1986。
陳正泓，利用重力頻譜分析法估算台灣及鄰近地區之莫荷面深度，國立中正大學應用地球物理研究所碩士論文，1996。
陳培源，台灣地質初版，臺北市：省地質公會，2008。
黄慈流，台湾海峡西部石油地质地球物理调查研究。北京：海洋出版社，第70-79頁，1989。
黃慈流、蘇達權、陳漢宗、駱惠仲，台灣海峽西部地質、地球物理和地球化學綜合調查研究，廈門大學出版社，第3-67、123-146頁，1997。
廖其林，王振民，王屏路，余兆康，吳寧遠與劉寶誠，福州-泉州-汕頭地區地殼結構的爆炸地震研究，地球物理學報，31，no. 3，270-280，1988。
劉光鼎，中國海區及領域地質-地球物理系列圖，地質出版社，地形圖、布格重力異常圖、空間重力異常圖、新生代盆地、地質圖，1992。
謝以萱，南海東北部的海底地貌，熱帶海洋，2(3)，第182-190頁，1983。
顏宏元，台灣地區重力異常分布及其在地體構造上之含義，國立中央大學地球物理研究所博士論文，共98頁，1991。
顏滄波，台灣變質雜岩中之古生代晚期化石，台灣省地質調查所彙刊，第4號，第51，23-26頁，1953。
顏滄波、羅森本，臺灣大南澳片岩地帶內雲母之鉀氬年代─初步報告，中國地質學會會刊，第7號，第80-81頁，1964。

指導教授

顏宏元(Horng-yuan Yen)

審核日期

2016-5-24

推文