除了文獻中已提過的地形構造單元之外,我們發現了一些有趣的地形單元和地形特徵。例如,在台灣北部海岸線附近有一狹長之凹陷地形,其外有與之平行且成圓丘狀之平順海脊,我們分別稱它們為『基隆凹槽』和『基隆海脊』。基隆海脊包含基隆港外的基隆嶼,應為火成性海脊。台灣北部陸上的金山斷層、崁腳斷層和基隆斷層在台灣北部近海有很明顯的向東北方延伸的斷層地形與之對應,這些斷層地形分別通過彭佳嶼、花瓶嶼和棉花嶼。然而,台北斷層沒有向海域延伸之跡象。我們亦在台灣北部近岸海域發現斷崖和凹陷地形及新的海谷地形。
由台灣北部近海之地形特徵,我們可歸納出三組線性地形,分別為西北向、東北向和東西向。這些線性地形可用右移的大地剪應力模式來解釋。
台灣北部主要為漸新世至新第三紀之沉積岩層,自上新世 (約五百萬年前) 以來,即受到台灣主要的造山運動影響,造成一系列東北-西南走向的褶皺及覆瓦狀逆斷層。在第四紀更新世造山運動達到高潮時,台灣北部發生火山活動,造成了大屯火山群、基隆火山群及基隆嶼、花瓶嶼、棉花嶼和彭佳嶼等數個火山島嶼 (何春蓀, 1982;何春蓀, 1986) 。這些火成岩體大抵沿東北走向的地殼弱線噴發,多屬安山岩類,其中大屯火山在沿著金山斷層東南側一帶迄今尚有許多溫泉、噴氣孔和硫氣孔等晚期火山作用,顯示金山斷層至今仍在活動中 (黃鑑水和劉桓吉, 1988a) 。
台灣北部海域受到歐亞板塊與菲律賓海板塊斜向聚合的影響,是以擠縮、橫移、旋轉及伸張變形之組合為特徵 (盧佳遇等, 1994; Lu and Malavieille, 1994) 。Teng and Lee (1996) 認為台灣北部海域受沖繩海槽擴張的影響而屬於伸張帶。Huang et al. (1992) 推斷臺灣北部海域自漸新世至更新世是處於張裂運動之構造機制中,與造成台灣島的主要運動並不相同。由 Wang and Hilde (1973) 所繪製的磁力異常等值線圖,說明台灣北部海域的臺灣-新畿褶皺帶有向北彎曲的現象。
海底地形
在此一海域中之海底地形係屬於東海陸棚的南緣,台灣東北部海岸線由南向北大致上可分為基隆海谷、基隆陸棚及棉花峽谷支流等三個地形單位 (圖二) (馬中平, 1995) 。
基隆海谷
基隆海谷是由 Song and Chang (1993) 所命名,距離台灣北部海岸線約十餘公里 (圖二) ,其海谷為西北-東南走向,大致與海岸線相同。海谷水深自西北向東南逐漸變深。Boggs et al. (1979) 認為基隆海谷是最近一次冰期時,因台灣西北方的河川向東南流經時侵蝕造成之古河道。馬中平 (1995) 及宋國士 (1995) 在比對震測資料與海底地形之線性分析所得的結果,認為此海谷是因板塊聚合時產生的右移斷層所造成,在最後一次冰期時,河流經過產生沉積/侵蝕作用而形成目前之形態。
基隆陸棚
基隆陸棚位於臺灣北部近海 (圖二) ,在三個地形單元中屬於較平緩的地形,走向大致與臺灣北部海岸線相同,南北兩側分別為基隆海谷及棉花峽谷支流,在型態上屬於狹長的陸棚,其間僅有少數的山脊,在山脊的東南方則為向棉花峽谷凹陷之地形,形成一個南北不對稱的形貌。在陸棚上有一系列的東北-西南走向的線性地形,這些線性地形與陸地上的構造線性地形入海延伸的趨勢相互對應 (馬中平,1995) 。
棉花峽谷
棉花峽谷位於基隆陸棚的北端 (圖二)
,是由 Song and Chang (1993) 所命名,走向大致上為西北-東南向,呈現彎曲狀的V形峽谷。在研究區域中的棉花峽谷係為其南邊的支流。Boggs
et al. (1979) 認為棉花峽谷是更新世晚期冰期時,海平面較現今為低,而可能被古閩江切蝕陸棚所形成。王舒龍
(1995) 則認為此峽谷是由與臺灣-新畿褶皺帶向北轉折有關的斷層和火成作用所造成。
在經由上述之來源取得基本資料後,由於GPS衛星定位資料及Simard EK500測深資料並非一直保持良好的準確度,有時會因研究船在航行期間的搖晃伏仰、船舶行進間產生的『氣泡』、GPS衛星定位儀器誤差、Simard EK500測深儀器接收訊息不良等因素,而造成一小部份資料產生品質不良及誤差的現象。因此,我們利用電腦及人工篩選的方式配合海圖的水深資料,將錯誤資料點刪除。
在繪製水深剖面圖方面,係利用GRAPHER軟體,擷取三個航次
(EK221、237、246)
中平行於北部海岸線的航線及其他航次之七條橫越基隆海谷與陸棚上帶狀狹長凹陷地形之航線
(T1-T7) 水深資料 (圖三)
,繪出29條水深剖面
(圖四、五) 。在繪製海底地形圖方面,
圖四、平行於台灣北剖海岸線之水深剖面圖。C代表金山 – 彭佳嶼斷層帶;Y代表野柳 – 花瓶嶼斷層帶;K代表基隆 – 棉花嶼斷層帶。虛線為100公尺水深參考線。測線EK246-j至EK237-d位於基隆陸棚
圖五、橫切基隆海谷及帶狀凹陷地形之水深剖面圖。KV為基隆海谷;B為基隆陸棚上之帶狀凹陷地形。虛線為100公尺水深參考線。
基隆海谷 (圖二、六、七)
的水深自西北向東南逐漸變深,通過金山外海的線性地形後,轉成東-西向。局部最深點位於與野柳岬外海線性地形之交會處。自此處起再由東-西向轉成西北-東南向並逐漸變淺,在基隆外海的線性地形附近達到局部最淺點。沿著同一走向再變深,至鼻頭角外達到最深點。在此處因遭遇鼻頭角在海域延伸的部份而轉成東-西走向。在鼻頭角北方的基隆海谷中,出現兩個東北-西南走向的斷崖,與該處的最深點結合而成為階梯狀的分佈
(圖八) 。
棉花峽谷支流 (圖二、六、七) 位於本研究區域的北端,走向為西北-東南向,轉成東-西向,再轉成西北-東南向,為本研究區域中水深最深之區域。花瓶嶼就位於棉花峽谷支流第二個轉折處旁,在花瓶嶼西南方局部低區深達270公尺。
在基隆海谷以南至海岸線之間的海底地形 (圖四、五、六、七) ,可看出明顯的線性地形 (如峽谷、斷崖) 及凹陷地形等,這些線性地形的位態均是呈現東北-西南走向,分佈的位置分別為金山外海、野柳岬外海及基隆港外,並可由海岸線一直延伸至基隆海谷。此外,在海岸線附近存在一條平行海岸線的凹槽 (圖九) ,寬度約2公里、深度約30至90公尺,
向東與基隆海谷相接合,向西延伸通過基隆嶼後分為兩個分支。一條分支沿著海岸線至野柳岬結束,另一分支則向西北延伸至野柳岬外。在此,我們將此一凹槽命名為基隆凹槽。在此凹槽外有一個寬約5公里,在本區最不受擾動的狹長圓丘狀平滑海脊 (圖九) 。因此海脊包含基隆港外之基隆嶼,我們稱之為基隆海脊。此凹槽及海脊至今尚未有文獻提過。
上述之東北-西南走向線性地形多與陸上斷層相對應,顯示台灣北部的主要斷層多延續到台灣北部海域。此外,在研究區域內另有兩組線性地形,其走向分別為東-西向及西北-東南向 (圖六和圖七) 。根據地形特徵,我們研判這兩組線性地形應為斷層線或是與斷層相關之線性地形。
在基隆海谷以南至海岸線之間,金山外海有兩條東北走向凹槽出現 (圖四、七) ,一條凹槽可直接對應至金山斷層,另一條凹槽則對應至金山三角洲的北緣,兩條凹槽在基隆海谷附近合為一個峽谷進入基隆海谷。這兩個凹槽應為金山-彭佳嶼斷層帶 (王舒龍,1995) 的一部份 (圖十) 。朱健仁 (1993) 認為金山斷層在大屯火山區域是由眾多斷層組成的斷層帶。蕭宏儒 (1996) 由甚低頻電磁波之探測認為金山三角洲為一系列破裂面所組成,應為金山斷層帶的一部份。因此,在海域的金山-彭佳嶼斷層帶和陸上的金山斷層帶應為同一斷層帶。
在野柳岬東南方顯現一條凹槽 (圖四、六、七) ,其左側較右側為高,一直延伸至基隆海谷,在基隆海谷前凹槽的深度及寬度增加進入基隆海谷。此凹槽可對應到陸地上的崁腳斷層,應為崁腳斷層在近海延伸的線性地形。此線性地形可對應於野柳-花瓶嶼斷層帶 (圖十) 。
基隆港外我們則發現一個落差達40公尺的斷崖 (圖四、六、七) ,此斷崖向西南延伸至基隆嶼的右側並可對應至陸地上的基隆斷層。故此斷崖應為基隆斷層所造成,應為王舒龍 (1995) 之基隆-棉花嶼斷層帶的一部份 (圖十) 。在野柳岬北方存在凹陷地形 (圖六、七) ,林朝棨 (1957) 及鄭俊昇和李錫提 (1996) 均指出,在金山斷層及崁腳斷層之間存在一條地質弱面與線性地形,應與此凹陷地形有關。
圖十、本研究區域中三組 (東北向、西北向及東 – 西向) 線性地形位置分佈圖 (背景地形為10公尺等深線圖)。海域中較短的虛線由西向東依序為王舒龍 (1995) 所推測的金山 – 彭佳嶼斷層帶、野柳 – 花瓶嶼斷層帶及基隆 – 棉花帶斷層帶。海域中較粗及較長的實線與虛線為本研究根據地形圖所描繪的上述斷層帶實際應經過的位置及本區內海谷、峽谷與凹槽之軸線位置。
由等深線圖 (圖二、六、七) 可看出,基隆海谷及陸棚上帶狀狹長凹陷地形在通過金山-彭佳嶼斷層帶後均發生轉折的現象。由大地應力示意圖 (圖十一) 中,我們知道基隆海谷係以張裂形態為主的右移斷層,金山斷層則為左移形態,由於金山斷層目前為一活動斷層,至今仍有活動的跡象 (葉義雄等,1989; 葉義雄,1990; 謝昭輝等,1991; 黃鑑水等,1991; 朱健仁,1993) 。我們在金山斷層附近的地形測量得知,沿此地形之斷層位移量在最近約五十年中有2.5公尺。因此整個金山斷層之位移應不止此量。而基隆海谷及帶狀狹長凹陷地形之軸線位移距離均約為2.9公里。若以金山斷層在陸地上量得之位移量資料來推測,基隆海谷及帶狀狹長凹陷地形被截切的時間可能不超過六萬年。因此基隆海谷及帶狀狹長凹陷地形的轉折可能為金山斷層的左移活動所截切而造成現今的地形。
Huang et al. (1992) 認為基隆海谷為一右移斷層活動所造成的海谷。在鼻頭角北方外海的基隆海谷中,水深呈現階梯狀向海谷下游變深的地形 (圖八) 。同時在基隆海谷以南的基隆-棉花嶼斷層帶 (圖六、七、十) 附近亦有一明顯的凹陷地形。由於本研究區域位處沖繩海槽末端,屬於弧後擴張之區域 (例如 Teng and Lee, 1996) ,因此階梯狀陷落及凹陷地形可能為沖繩海槽擴張所造成的。
基隆凹槽的走向與海岸平行 (圖九) ,軸心在通過基隆-棉花嶼斷層帶後出現左移的現象。由前述之大地應力分析模式可知基隆凹槽應為右移張裂斷層之線性地形,並被東北走向的基隆-棉花嶼斷層帶所截切而造成左移的形態。在基隆凹槽外存在之狹長的圓丘狀平順海脊僅被基隆-棉花嶼斷層帶及基隆凹槽所截切,在其他部份則完全未被擾動。此海脊是本研究區中最平順的區域,未受明顯的擾動,與本區其他的海底地形均不同。此海脊包含基隆港外火成性之基隆嶼,因此應為火成性之海脊。臺北斷層之線性地形並未在基隆凹槽出現,可能是因為臺北斷層早已停止活動,或臺北斷層只延伸至海岸附近而未再向海域延伸,或我們對早先地質圖上的台北斷層應有不同的解釋。