博碩士論文 88622012 詳細資訊




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姓名 陳界宏(Chieh-Hung Chen)  查詢紙本館藏   畢業系所 地球物理研究所
論文名稱 台灣地區全磁場時空變化之研究(1989-2004年)
(Study of Total Magnetic Field in Temporal and Spatial Variations in Taiwan (1989 ~ 2004))
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摘要(中) 本論文主要的目的是詳細探討台灣地區的地磁場變化。時間場方面:(1)探索台灣地區地磁場與國際地磁參考場(IGRF)之間的差異。並說明於2000年以後的地磁參考場修正必須要使用IGRF-9的原因。(2)分析台灣地區地磁異常現象與地震發生之相關性。利用小區域的地磁場差異度較小的特性,研究地震引發地磁異常變化。地震的規模越大所導致的地磁異常越強,而當地磁異常停止增強表示大地震即將發生。結果顯示距震央50公里以內的觀測站可以偵測到地震所引發的異常現象,因此對於地震所發生的規模、時間和地點都可以做出一定程度的推估。
空間場方面:利用台灣磁力普測資料,建立完整的地磁資料處理流程。由磁力異常圖獲知,西部的磁力異常較中央山脈高,推測為西部紅土台地的磁感率高於中央山脈的變質岩區。台灣西南部的磁力異常高區可能因弧後的地熱活動所造成。
地震稀少帶均位於磁力異常圖中的高區,推測地下可能存在鐵質物質;而於磁性基盤面中位於基盤的高區或是基盤起伏較為平緩的地區;於居禮溫度面中四個地區的居禮溫度面較深。因此台灣的地震稀少帶最主要的組成應該是較冷且堅硬的岩層。這和一般認為因為地下較高的溫度而讓岩層產生塑性不易斷裂的想法不同。
摘要(英) Studying the variation of geomagnetic field in Taiwan is the main purpose in this dissertation. From the temporal aspect: (1) The difference between the geomagnetic filed of Taiwan and IGRF has been studied, and the reason why the geomagnetic reference field can be replaced by IGRF-9 after 2000 has been also elucidated. (2) The relationship between the geomagnetic anomalies and earthquake occurrence has been analyzed. By comparing daily variations of geomagnetic field in a small area, the anomalies could be found in the record at the station which is within a distance of 50km from the epicenter both before and after the large earthquake. The earthquake occurs when the increase of the anomaly strength in the geomagnetic field stops. Therefore, it is possible to estimate roughly three important parameters of the coming earthquake, i.e. magnitude, occurrence time and location.
On the other hand, from the spatial aspect, a completed procedure of data processing has been set up to obtain the magnetic anomaly map for Taiwan region. Based on this map, the susceptibility of lateritic layer in the western part of Taiwan is larger than that for the metamorphic rock in the Central Range. The high magnetic anomaly is caused by the heat activity at the back-arc region in southwestern Taiwan. The areas with positive magnetic anomaly and stable magnetic basement suggesting the existence of iron-rich rocks and deep Curie temperature surface indicating low temperature zone may be related with four aseismic areas.
關鍵字(中) ★ 地磁場
★ 地震預測
★ 磁力普測
關鍵字(英) ★ geomagnetic survey
★ earthquake prediction
★ geomagnetic field
論文目次 目 錄
論文提要 i
英文摘要 ii
誌謝 iii
目錄 iv
圖目 vii
表目 xi
第一章、 緒論 1
1.1 研究動機與目的 1
1.2 前人的研究 3
第二章、台灣磁力資料庫的建立 6
2.1 磁力觀測站 6
2.1.1 原有的觀測站 6
2.1.2 磁力資料庫建立及整理心得 11
2.1.3 新增的磁力站 12
2.3 資料未來研究方向 18
第三章、台灣地磁變化探討 19
3.1 國際地磁參考場 19
3.1.1 國際地磁參考場 19
3.1.2 源於地球內部主磁場的長週期變化 22
3.2 台灣地磁場 25
3.2.1 台灣地區觀測站的日變化探討 25
3.2.2 時均值、日均值、月均值、年均值 27
3.3 台灣地磁場和IGRF之間的比較 30
3.4 磁暴 36
3.4.1 磁暴簡介 36
第四章、台灣地區磁力普測之探討 40
4.1 文獻回顧 40
4.2 台灣地質概況 43
4.2.1 地質背景 43
4.2.2 板塊構造 44
4.2.3 台灣地質分區 46
4.3 野外工作 51
4.4 磁力修正 57
4.4.1 儀器本身的修正 57
4.4.2 地磁參考場 57
4.4.3 日變化修正 59
4.4.4 時間修正 60
4.4.5 高程修正 60
4.5 磁力異常 62
4.6 平滑化處理 67
4.7 台灣附近地區磁力異常圖 69
4.8 轉換至極軸 73
4.9 資料之延伸分析 81
4.10 居禮溫度面和磁性基盤面 87
4.10.1 二維傅利葉轉換 87
4.10.2 計算居禮溫度面和磁性基盤面 88
4.10.3 結果與討論 90
4.11 台灣磁力普測結果與討論 101
4.11.1 台灣中央山脈南段無震帶 101
4.11.2 台灣地區地體構造探討 102
第五章、地震與地磁之關連性 105
5.1 研究動機 105
5.2 各種研究方法的文獻回顧 106
5.2.1 原始資料直接判定法 106
5.2.2 相減法 106
5.2.3 零線分析法 107
5.2.4 超低頻法 112
5.2.5 日變化量法 114
5.3 集集大地震地磁變化探討 118
5.3.1 直接判定法結果 118
5.3.2 相減法結果 125
5.3.3 零線分析法結果 131
5.3.4 日變化量法結果 133
5.4 日變化量法的改進 135
5.4.1 延伸的步驟方法 135
5.4.2 結果與討論 135
5.5 電離層F2層異常和地磁之間異常的關連 149
5.6 結論與討論 152
第六章、結語 153
6.1 結果與討論 153
6.2 未來的展望 156
參考文獻 157
圖 目
圖1.1台灣及其附近區域板塊構造圖 2
圖1.2台灣附近地區磁力異常圖 4
圖2.1台灣地區新舊磁力觀測站分佈圖 10
圖2.2建立磁力資料庫之資料處理流程圖 12
圖2.3儀器發生故障的全磁場強度圖 14
圖2.4 GSM90F儀器sensor一同校正的施測圖 16
圖2.5 GSM90F儀器進行校正各個儀器記錄之結果 17
圖3.1利用IGRF-8-2000所計算的全磁場強度 20
圖3.2利用IGRF-8計算的北極位置飄移情形 23
圖3.3利用IGRF-8計算的Dipole Moment衰減的情形 24
圖3.4 LP、LY、HL、TT觀測站1990、1999年,全年的平均日變化 26
圖3.5日均值於1999年8月到10月的變化情形 29
圖3.6日均值的標準偏差值於1999年8月到10月的變化情形 29
圖3.7 IGRF-8、IGRF-9和台灣地區觀測站和於1988年至2001年間的差異情形比較 32
圖3.8台灣地區地磁場與IGRF-8比較 1988~1999 33
圖3.9典型磁暴圖 37
圖3.10太陽風與地球磁場 38
圖3.11磁暴發生期間TT、NC和LP之間的關連性 39
圖4.1台灣地區及附近海域磁力異常圖 42
圖4.2台灣地震震源立體投影圖 45
圖4.3台灣板塊構造及弧陸碰撞的立體示意圖 45
圖4.4台灣地質分區 48
圖4.5台灣地質圖 49
圖4.6各種岩石的磁感率分佈圖 50
圖4.7野外施測照片 53
圖4.8野外觀測的全磁場強度圖 55
圖4.9資料品質圖 56
圖4.10未計算高程修正量,台灣地區磁力異常圖 61
圖4.11台灣地區磁力異常圖 65
圖4.12台灣地區活斷層分佈圖 66
圖4.13兩條相交的測線於交點O所產生的差異 67
圖4.14經過平滑化處理之後的台灣磁力異常圖 68
圖4.15台灣陸地與海上磁力異常沿台灣海岸線的差異變化圖 71
圖4.16台灣附近地區磁力異常圖 72
圖4.17轉換至極軸的程式測試與示意圖 76
圖4.18台灣地區經過轉換至極軸的磁力異常圖 77
圖4.19高斯濾波後經過轉換至極軸的磁力異常圖 79
圖4.20磁力異常圖向上延伸1000公尺 83
圖4.21磁力異常圖向上延伸4000公尺 84
圖4.22磁力異常圖向上延伸7000公尺 85
圖4.23磁力異常圖向上延伸10000公尺 86
圖4.24 二維傅利葉轉換至頻率域示意圖 88
圖4.25由頻率與磁場強度的 和 的選擇示意圖 90
圖4.26居禮溫度面和溫泉位置分佈圖 96
圖4.27台灣地區磁性基盤面 97
圖4.28台灣地區熱流分佈圖 98
圖4.29台灣地區中央山脈之地表熱流值與地溫梯度圖 99
圖4.30台灣西部鑽井南北向剖面與磁性基盤起伏比對 100
圖4.31台灣附近地區地質構造示意圖 104
圖5.1大陸地區Z場於1974.0 ~ 1973.0的磁力等變線圖 108
圖5.2大陸地區Z場於1975.0 ~ 1974.0的磁力等變線圖 109
圖5.3大陸地區Z場於1976.0 ~ 1975.0的磁力等變線圖 109
圖5.4 1965 ~ 1970H場於土耳其的等變線圖 110
圖5.5日本地區的H場磁力等變線圖 111
圖5.6日本地區ULF法所觀測到與地震發生的相關連性 113
圖5.7 LP觀測站1999年平均日變化示意圖 116
圖5.8 1991年TW和LP兩站的日變化量比值圖 117
圖5.9 1992年TW和LP兩站的日變化量比值圖 117
圖5.10參考站HL和LP兩個觀測站於集集大地震前後的全磁場強度變化圖 120
圖5.11參考站LY觀測站於集集大地震前後的全磁場強度變化圖 122
圖5.12參考站TW觀測站於集集大地震後的全磁場強度變化圖 124
圖5.13 TT站減去參考站於集集大地震前後的全磁場強度變化圖 126
圖5.14 LY站減去參考站於集集大地震前後的全磁場強度變化圖 128
圖5.15 TW站站減去參考站於集集大地震後的全磁場強度變化圖 130
圖5.16台灣地區自1989 ~ 2001的全磁場強度變化圖 132
圖5.17台灣地區所有觀測站的每月的前後六個月的平均與IGRF-8-2000於1989 ~ 2001間的比較 133
圖5.18 1999年LY和LP觀測站日變化的變化情形 134
圖5.19台灣地區地震分佈圖(1988 ~ 2000規模大於5.0) 137
圖5.20 1988 ~ 2000,六個參考站與LP的背景曲線計算結果 138
圖5.21 LY相對於LP的日變化比值1999/3/31 ~ 1999/12/06的分配圖 139
圖5.22 TW相對於LP的日變化比值1998/9/5 ~ 1999/12/06的分配圖 141
圖5.23 LY、TW、TT、YL、HL相對於LP的日變化比值1999/9/5 ~ 1999/10/05的分配圖 142
圖5.24 NC相對於LP的日變化比值1994/3/20 ~ 1994/8/21的分配圖 143
圖5.25 TW相對於LP的日變化比值1990/12/25 ~ 1991/11/24的分配圖 146
圖5.26各站50公里內所發生的地震與背景值比較圖 147
圖5.27電離層F2層於地震前後7天的異常情形 148
圖5.28 LY觀測站於地震前後15天的異常情形 150
圖5.29 TT觀測站於地震前後15天的異常情形 151
表 目
表2.1台灣磁力觀測站舊站位置經緯度 9
表3.1各版IGRF的預估和決定的年份 21
表3.2 LP、LY、HL、TT觀測站的日變化以及改變速率 27
表4.1 10架野外觀測儀器與TW固定站之間的差異量 52
表5.1各個觀測站,出現異常次數與地震發生個數的比例 145
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指導教授 顏宏元(Horng-Yuan Yen) 審核日期 2005-10-25
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