臺灣博碩士論文加值系統

台灣位於環太平洋地震帶，是典型的板塊碰撞所產生之大陸邊緣島嶼。由於菲律賓海板塊六百萬年以來，不斷的擠壓歐亞板塊，台灣島遂得以誕生並成長，造山運動迄今仍在激烈的進行，引發台灣旺盛的地震活動。碰撞前緣作用力最強，山也抬得最高，同時地層之變形亦極為強烈，造成諸多之褶皺與斷層，充斥台灣本島。
台灣位於歐亞板塊與菲律賓海板塊之斜向聚合帶上，在板塊持續推擠、聚合的情況下，產生許多正在活動的褶皺、逆斷層等地質構造。對於岩石工程而言，地質構造因素的影響所佔的比重常常超過純粹力學分析的部分，成為整個工程設計的主要考量。
本研究的目的主要針對上述台灣地區複雜之地質與工程問題，利用現有之研究工具，嘗試模擬台灣地區地質構造之形成過程及其力學機制，藉此釐清各種構造作用因素對於台灣現今地質現象之影響。
除了斜聚合的機制外，台灣西部前陸的構造亦顯著受構造高區形狀的影響。經由利用砂盒模型實驗來模擬台灣西部的新地體構造之結果顯示，構造的運動方式主要包含了壓縮 、旋轉與伸張的組合，導致地區性逆衝與橫移運動不同比例的分配。集集地震之發生，提供豐富的觀測資料，使吾人能有機會對台灣新地體構造運動機制進行更入地探討。
本研究擬利用物理模型（砂盒）及數值模型，針對蓬萊造山中，由於「板塊斜碰撞」及「構造高區」相互作用下，產生之「橫移壓縮作用」引致台灣島地表變形之力學機制進行探討，以期對台灣島現今及未來在蓬萊造山運動之持續影響下所可能產生之地表變形，能有更進一步的了解。

Neotectonics of Taiwan is mainly controlled by the oblique convergence between the Eurasian plate and the Philippine Sea plate. In addition to this oblique convergence mechanism, the shape of the backstop and structural highs significantly influences most of the foreland structures. Sandbox experiments have been conducted to simulate the neotectonics of western Taiwan. （Suppe, 1977; Liou & Ernst, 1984; Angelier,1986）
The kinematics of deformation comprises a combination of compression, rotation and extension, which results in a local partitioning between thrusting and strike-slip movements.（Lu, 1994）.
Based on field investigation and tectonic analysis, we characterize the structures and reconstruct the evolution of the deformation at the southeastern part of the Backbone Range fold-and-thrust belt（Lu, 1994）.
Three deformation stages can be distinguished, which include （1） an early west-vergent contraction and volume loss stage that resulted in thrusting, regional tilting of strata, slumping and subsequent folding; （2） a second stage dominated by general shear, that resulted in widespread east-vergent back-folding and back-thrusting associated with isoclinal folding; and （3） a third stage dominated by transpression, in association with E-W contractional thrusting and folding, as well as a new style penetrative cleavage（Lu, 1994）.
Finite element and sandbox models are used to verify the role of the transpression mechanism in the structures and reconstruct the evolution of the deformation at the southeastern Taiwan in this research.

誌謝 I
摘要 II
ABSTRACT III
目錄 IV
表目錄 VII
圖目錄 VIII
第一章 緒論 1
1.1研究動機 1
1.2研究目的及方法 2
1.3本文內容 2
第二章 前人研究 4
2.1地質背景 4
2.2板塊邊界的類型 5
2.3橫移壓縮力學機制及構造型態 6
2.3.1橫移壓縮力學機制6
2.3.2橫移壓縮系統發生之機制與型態9
2.4褶皺的分類及形成機制11
2.4.1褶皺的分類11
2.4.2褶皺的型成機制11
2.4.3褶皺的發育過程11
2.5彈性材料的褶皺理論13
2.6前人之模型研究16
2.7本研究模擬重點19
第三章 研究方法21
3.1模擬方法簡介21
3.2模型的種類23
3.3數值模擬簡介24
3.3.1數值模擬技巧24
3.3.2無限元素之數學理論25
3.3.3預壓縮量對模擬結果之影響27
3.3.4擾動量對模擬結果之影響28
3.4砂箱模擬簡介28
3.4.1主要的影響條件28
3.4.2砂箱規模效應之改善30
3.4.3實驗用砂之性質31
3.4.4實驗材料之準備31
3.4.5石英砂染色及處理32
3.4.6石英砂鋪設32
3.4.7實驗麵皮之準備33
3.4.8實驗記錄33
第四章 砂箱模擬結果與討論35
4.1砂箱模型儀器35
4.2砂箱模型實驗內容規劃36
4.2.1純砂單剪實驗37
4.2.2砂層中加入麵皮實驗37
4.3橫移壓縮砂箱之驗証37
4.3.1單剪（simple shear）邊界條件驗証37
4.3.2底部橡皮膜之影響38
4.4砂箱實驗結果－橫移壓縮作用下之構造產狀39
4.5砂箱實驗－橫移壓縮變形行為歸納39
4.5.1構造分佈與外型40
4.5.2α角之影響40
4.5.3產狀成因之探討41
第五章 數值模擬結果與討論42
5.1三維數值分析模型簡介42
5.2三維橫移壓縮構造模擬規劃44
5.2.1無限元素建置方法45
5.2.2彈性模數對構造產狀之影響46
5.2.3預壓量對褶皺構造之影響46
5.2.4橫移壓縮邊界位移條件48
5.2.5既存弱帶之影響48
5.3三維數值模型之驗証50
5.3.1無限元素邊界之建置方法50
5.3.2彈性模數分析52
5.3.3預壓量之影響52
5.4橫移壓縮力學機制數值模擬結果與討論53
5.4.1α角對橫移壓縮構造之影響53
5.4.2橫移壓縮褶皺之產狀55
5.4.3既存弱帶之影響57
第六章 結論與未來展望59
6.1本研究砂箱實驗及數值模擬結論59
6.2未來展望61
6.2.1三維數值模型之改進61
6.2.2橫移壓縮構造之後續模擬62
參考文獻63
附錄A67

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