花蓮縣華東地區環境地質研究
前言
花蓮縣政府針對北起於清水斷崖經崇德南至七星潭社區濱海地區,具優美的弧形海灣,面臨太平洋風景優美之七星潭海岸,可連接太魯閣國家公園、東海岸和花東縱谷等國家級風景區,新擬訂七星潭風景特定區發展計畫。有鑑於新訂或擴大都市計畫預計劃設之地區範圍不屬山坡地,一直未能納入環境地質資料庫建立計畫調查區,唯恐受風災嚴重影響,造成海岸侵蝕等憂慮,曾於75年透過本計畫以專案研究方式進行了相關資料蒐集。近年來,花蓮縣政府對花蓮市轄內的海岸正進行整體性的規劃,企圖營造自七星潭至南濱公園的海岸景觀風景線,但受到七星潭南側至花蓮港間的海岸侵蝕現象,經常性的崩壞除影響景觀外,設施也不易維護,故再次委託進行本年度的專案研究,瞭解該地區的地質特性,以利於後續評估與檢討。
本研究主要內容在蒐集華東及附近地區既有之相關文獻與環境地質資料,並針對海岸的侵蝕情況進行實地勘察,瞭解該區環境地質特性,配合相關文獻與環境地質資料進行評估與建議。
依據前述之工作內容本專案計畫以比例尺1/5000的華東圖幅為研究範圍,並以七星潭風景特定區南側奇萊鼻海岸至花蓮港間的海蝕現象為主要研究內容;另外,本研究區受米倫斷層所影響,相關資訊亦為資料蒐集重點。
一、地理概述
華東位在花蓮港北側的濱海地區,北側連接七星潭風景特定區,與南側的花蓮港、美崙海濱公園、北濱公園及南濱公園,剛好可以串連成花蓮市區的濱海風景線。居地利之便,可以說是花蓮市居民及遊客最便利也最容易到達的景觀區。由於鄰近花蓮市的市中心區,由市區經由港口路、中美路或化道路等均可到達。(圖1-1)。
本地區的土地利用方式極具多樣性;北側的七星潭風景特定區西臨花蓮機場,具有優美的弧形海灣及多種岩石所構成的礫石灘,加上風情獨具的七星潭社區,是大多數遊客必定造訪之旅遊勝地。七星潭南側崖上的台地一直以來都是軍事管制區,除靶場等設施外多維持原有的海岸林相。
靶場的南側是奇萊鼻燈塔塔高十三•
位在燈塔南邊的是花蓮市七星潭垃圾衛生掩埋場,於86年9月封閉後復育綠美化工程,場區面臨太平洋,風景、海景優美,視野良好,是個理想遊憩景觀點。除可與花蓮縣七星潭風景區連貫,發展為觀光區帶外,也可藉由環保公園的完成,配合整體性的解說,讓民眾瞭解當前環境保護污染防制工作的重要性及成果,發揮多重社教功能。
奇萊鼻西側的美崙工業區,發展歷史悠久,產業以石材加工及水泥製造業為主。由於東部的大南澳片岩中盛產的變質石灰岩是重要的建築材料,也是生產水泥的主要原料,自日據時代即大量的開採應用,進而發展成本省重要的水泥及石材加工區。
圖1-1.華東地區位置與交通圖
花蓮港位奇萊鼻的南側,花蓮港是「洄瀾港」的諧音,首見於清同治十三年(西元1874年)沈葆楨奏請開後山路時對花蓮的稱呼。花蓮港於民國十九年十月開始興建,但在二次大戰期間遭到破壤而癱瘓。本省光復後,於三十五年開始修復,至四十五年完成。復因貨運量逐年上升,為配合貨運發展趨勢,乃於四十八年至八十年間歷經四次擴建而有目前的規模,可提供三至十萬噸級船隻進出靠泊。
對於米崙台地有系統的地形研究始於林朝棨(1957),曾將米崙台地分為六個部份,包括北米崙傾動地塊、砲臺山砂丘、古米崙湖、民本里砂丘、南部米崙臺地、米崙山殘丘及花崗山臺地。石再添與楊貴三等人則將米崙台地分為三階(石等,1983;楊,1986)。
較新的研究是鍾令和藉由台灣
在海岸方面,七星潭位在北米崙頃動台地的北側,屬於沖積海岸地形,地表堆積物以砂礫為主,灘地之高度多在5
圖1
(摘自鍾令和等,2004)
依中央氣象局花蓮氣候站測站自民國78年至94年間之資料統計分析結果,本區全年平均氣溫為
根據山坡地公共安全手冊統計資料顯示,近百年來約有12%颱風直撲花蓮而來,本區受到來自西太平洋颱風與季風的影響,海岸線受到海浪不斷的沖刷淘洗,推斷海岸線應逐年減退當中,因此推估目前七星潭正處於侵蝕型的海岸,但缺乏相關文獻資料之佐證。
二、地質概述
有關花蓮地區的地質研究大都以林朝棨(1962)的地質圖為基礎(圖2-1),加上逐漸發展及成熟的各種探測技術,而讓地質資料更趨精確與完整。茲將有關花蓮地區較新的研究成果敘述如後:
圖2-1花蓮市附近地質圖(重繪自林朝棨1962)
2.1斷層
本區位在花蓮溪口的北側,相關的地質構造均屬於花東縱谷北段的活動斷層系統,主要包括花蓮溪口的月眉斷層及美崙台地區的米崙斷層,分別說明如下:
(1)米崙斷層
根據中央地質調查所有關活動斷層調查之研究報告,鍾令和等人初步調查的結果,公佈供各界參考之米崙斷層資料性文件(鍾令和等,2004)指出;米崙斷層(Hsu, 1956),又稱為花蓮斷層(林朝棨,1962)或美崙斷層(楊貴三,1986)。米崙斷層位於花東縱谷北端、米崙台地西側邊界,在陸地上的分佈北起七星潭海岸、南至花蓮市美崙山西南側,向南延伸並不顯著,陸地上全長大約
圖2
報告中關於民國40年的花蓮大地震相關研究包括有:楊蔭清(1953)對地表破裂的位置有詳細的描述。臺灣省氣象所(1951)指出該次地震花蓮機場東側抬升
該報告依據楊蔭清(1953)的報導指出
圖2-3. 1951年地震當時報紙所報導花蓮市的地表破裂分布圖(中央地質調查所,2004)
圖2-4 花蓮市區內1/5000地形圖精度的地表破裂重繪圖。
另外,該報告認為米崙溪河流方向異常轉彎,幅度大於120度也暗示米崙斷層活動的累加性,林朝棨(1957)曾提及米崙溪(古沙婆礑溪)昔日可能從米崙臺地中間流過,後因河流襲奪與河口被砂丘堰塞所形成之一湖沼(古米崙湖)。但米崙
其他溪流的存在,比較可能的解釋為米崙斷層活動造成下游抬升。由地形學研究與民國40年大地震地表破裂的位置,並認為米崙認為台地的西緣有一條活動度極高的斷層,以及斷層南延進入花蓮市的位置。大地震所造成的地表破裂最大水平位移量約為左移
在米崙台地的相關研究中整理出定年標本高度位置及 C14年代的結果(謝孟龍提供,2001),顯示米崙台地在海側的長期抬升速率大約是在 1
關於再現周期,由於挖溝所見為向西傾斜的地層未見斷層,而本所 GPS點位及水準點位為新設,故尚無法提供看法,目前主要結果來自於以地理資訊系統進行數值地形的分析推論。藉由台灣
(2)民意斷層
為米崙斷層的分支斷層,於米崙斷層東方
(3)南濱斷層
為米崙斷層另一分支斷層,位於美崙臺地東南緣,呈北偏東40度走向,斷層上盤在西北側,向東南方向逆衝。林朝棨(1962)在南濱斷層崖上曾發現南北走向、向東傾斜53度,以及走向北偏東5度、向西傾斜34度等兩組小斷層面。游明聖(1997)指出斷層由明恥國中附近向西南方向延伸經南濱公園後,至廣賢附近併入米崙斷層,以左移運動為主,全長約
2.2地層
根據米崙斷層條帶狀地質圖(鍾令和等,2004),華東地區出露最主要的地層為米崙礫岩及花蓮層(圖2.1),其中米崙礫岩分布於地勢較高的的米崙台地區(徐鐵良,1956),依據超微化石的研究,米崙礫岩為一更新世地層(Chi, et al., 1983)。謝孟龍等(1994)曾對北米崙台地出露的米崙礫岩的岩相與沉積環境進行研究,認為其為一淺海相的扇洲沉積(fan-delta),並將岩相分為三相。自華東至美崙山北側一帶的東西走向條帶狀地區出露的是較年輕的花蓮層。
由於鄰近花蓮市,受人為開發的影響,地表地質露頭多遭覆蓋或擾動,僅在奇萊鼻沿岸的海崖保有部份的野外露頭。地質調查所出版的米崙斷層條帶狀地質圖主要是修改自林朝棨(1962)研究,但將許多小區域的地層分區併入主要地層之中。其主體地層仍:米崙礫岩為主體,上覆花蓮層與河階堆積,其下則是米崙鼻礫岩與米崙山礫岩(圖2.1)。茲將附近地層由老至新分層詳述如後(參考自林朝棨,1962):
(1)米崙鼻礫岩
僅出露於七星潭沿岸,由
(2)米崙山礫岩
分布於米崙山,以淘選不佳之礫石與砂層組成,位態為N20°W,西傾10度。米崙山礫岩未與米崙鼻礫岩直接接觸,因此無法確定之間的上下關係,由米崙鼻礫岩地層南傾推測米崙山礫岩的形成年代晚於米崙鼻礫岩。
(3)米崙層
主要分布於北米崙傾動台地與南米崙階地群的最頂層。由下而上可再細分為巨礫段、珊瑚礁段、有孔蟲段、小礫段與含礫砂土段,整體厚度約10
(4)花蓮層
分布於古米崙溪流域地區,可細分為黑色含砂泥段和砲台山沙丘段。黑色含砂泥段為古米崙湖的湖相沉積物或是古米崙溪帶來的沖積層,厚度約數公尺。砲台山沙丘段是米崙台地上最年輕的沉積物,厚度可達
報告指出由米崙台地的前人研究與野外調查,可以得到兩個結論:1.米崙溪原先從米崙台地中間流過,後因米崙斷層活動而改道。2.在米崙溪的古河道中出現後期的沙丘堆積,而且有五六個之多,顯示海岸線向東後退和米崙台地持續抬升的現象。
2.3地球物理探勘
1951年10月至12月於東部地區發生一系列地震,包含788個有感地震和2302個無感地震,
張舜傑(1994)由淺層震測結果研判斷層兩側層位落差在七星潭為
另根據廖宏祥(2006)針對米崙斷層所進行的淺層震測研究,得自幾條測線的反射資料顯示了幾個可能是米崙斷層及民意斷層主要破碎帶的位置(圖2-4)。該研究的地下剖面結果顯示,米崙斷層呈高角度東傾的斷層面,斷層面傾角60-70度之間,推斷米崙斷層為一帶逆衝分量的走向斷層。其確切位置應比原估計位置向右偏移
在民意斷層的存在性方面,橫跨米崙台地的04P-MLF-HL-3測線顯示出東西兩側不同地下構造的特性。東側地層趨於水平,西側地層則顯示因構造作用而產生彎曲現象,中間的不連續現象可能是因為破碎帶所造成,說明民意斷層具有相當寬的破碎帶,且伴隨小規模由西向東的逆衝分量,其可能存在位置應為圖2-5的藍色線所示,走向為北偏東35度。
圖2
2.4活動斷層監測
米崙斷層地區曾於1983-1988年實施三邊測量網的觀測及1985-1988年一條跨越米崙台地北區的水準線測量。斷層運動學模擬分析顯示,現階段米崙台地地區的震間期地殼變形,將米崙台地視為海岸山脈的一部份,所得模擬之最佳值顯示斷層向東傾51度,斷層滑移的地表鎖定深度為
余水倍(1989)根據1985-1988年水準測量資料顯示,認為1951年活動的米崙斷層在測量其間並無明顯之錯動,但1986年5月20日地震對於南濱附近相對於花蓮山測站上升20 公厘,顯示南濱斷層區域可能於此地震時產生變形。
由於花蓮市地區目前所認定之斷層皆為北北東走向之左移斷層(米崙斷層、月眉斷層),推論北埔線型可能是這些斷層的共軛系統,是上述主要斷層發生左移運動時所引發的一條次構造。根據現今大地測量的資料綜合分析來看,米崙台地地區的主要地殼變形以米崙斷層的滑移作用為主;而米崙斷層的運動是以走向滑移為主、逆衝為輔。
該報告綜合歷史地震資料、地形學研究、地球物理探測與遙感探測的結果顯示,米崙斷層緊鄰米崙台地的西緣邊界。米崙台地的相關研究中整理出碳14定年結果,顯示米崙台地的長期抬升速率大約是
有關東部地區海水面變化的研究(Hsiesh et al, 2004)推論階地最早的形成時間可能在5000-6000年之內。假設南米崙階地群的九群階地代表九次甚至更多的古地震事件,那麼米崙斷層的活動週期可能只有六、七百年而已,甚至更短。但由於缺乏每一個階面的定年資料,需要進行進一步的定年才能知做出更好的推斷。
三、海底地形測勘
對於海底地形的測勘,主要動力是來自於海洋資源的開發利用。台灣四面環海,雖然西部的台灣海峽係平均水深僅有
本研究雖與海洋資源無直接關係,但對海洋地形的相關探測卻提供了極具價值的佐證資料。圖3-1為七星潭附近海域的水下地形等深圖及3D模擬圖,顯示在奇萊鼻東側海底存在一突出的高區,約略呈東北東走向往外海延伸。其位置及走向與美侖台地突出的地形特徵極為一致,顯示在地形的構造條件上屬於同一構造系統,對米倫斷層及南濱斷層的相關研究應有所助益。
圖3-1七星潭近海(A)海洋等深圖,(B)海底地形3D模擬圖
四、環境地質特徵
4.1
航照判釋及比對
有關七星潭風景特定區南側的海岸侵蝕,本所在75年的研究報告中曾蒐集了七星潭地區及附近既有之相關文獻與環境地質資料,並針對七星潭風景特定區南側海岸之海蝕情況進行實地勘察,研究範圍以七星潭風景特定區南側海岸包括七星潭社區及其南側約
圖4-1 左圖為民國38年航空照片,右圖下為89年8月拍攝之第二版像片基本圖與上為民國38年航空照片之套疊圖,海岸線明顯向陸地消退。
圖4-2 左圖為民國38年航空照片,右圖民國92年8月拍攝之彩色航照正射影像,海岸線明顯向陸地消退
圖4-3 左圖為民國38年航空照片,右圖下為89年8月拍攝之第二版像片基本圖。
4.2
海岸侵蝕
有關華東地區自奇萊鼻至花蓮港間的海岸侵蝕現象,經實地勘查發現,海岸上之草生地係屬人為之覆土,組成主要均為粗砂及礫石。而侵蝕崩塌現象即發生在這些覆土的邊坡,因海浪的拍打而產生掏空及崩落的情形(圖4-4)。經查訪當地居民,得知這些海岸上的砂礫係花蓮港興建時所疏濬出來的剩餘土石,也就是港區原始灘地上的砂礫。在經比對民國38年的航空照片與94年的正射影像,自台肥廠東側至奇萊鼻間的海岸線及海岸上的地景確實有相當明顯的差異(圖4-5)。
華東海岸上的覆土分佈的範圍大致從港區的北端往北延伸至環保公園一帶,長約
圖4-4 海岸上的覆土因海浪的拍打而產生掏空及崩落的情形。
在94年的正射影像上也發現奇萊鼻燈塔的北側有一處大崩塌地(圖4-5),經實地踏勘,發現該地原是一處凹谷,但卻堆滿了廢棄石材,並以非當地出產的花崗岩材為主。因在38年的航照上並未發現該處崩塌,研判應是後來的石材業者所棄置。由於廢棄土石堆的結構鬆散又緊臨海岸,在海浪的長年侵蝕下形成了大規模的崩塌景象(圖4-6)。
圖4-5 比對38年的航照與94年的正射影像,台肥廠東側至奇萊鼻間的海岸線及海岸上的地景有相當明顯的差異。
圖4-6 奇萊鼻燈塔北側的廢棄土石堆積,在海浪的長年侵蝕下形成大規模的裸露崩塌。
4.3
震災敏感性分區
工研院能資所於民國85年曾針對花蓮部分地區,針對其發生地震災害風險的高低進行了「震災敏感性分區」的初步研究計畫,評估的因子包括了地表斷層、地表震動、土壤液化、山崩潛感性、洪水等項目。結果顯示震災高度敏感度的區域主要位在該研究區縱谷中的沖積扇、沖積平原、河川沖積層以及西側片岩分布之高山地區與米崙斷層分佈區,位在花蓮市中心的米崙台地及米崙山則屬中高度敏感區(圖4-7)。至於各級震災敏感區之土地分區使用規範上,會有不同;在國外通常醫院、車站等主要公共設施要求設在低度震災敏感區,住宅區、學校等小型公共設施可設在中低度震災敏感區,工業區、工廠等可設置在中高度震災敏感區。但因各國國情不同,在實際運作時可針對國內土地之需求與建築型態等因素,做適合之分區規範。
4-7 花蓮地區震災敏感性分佈圖(能資所,1996)
五、結語
1.本計畫為能瞭解海岸線之變遷及海岸侵蝕的成因,蒐集了民國38年的航空照片及94拍攝之彩色航照正射影像加以比對。發現奇萊鼻以北的海岸線變化不大,但奇萊鼻附近的礫灘略有縮短的趨勢。在奇萊鼻以南的海岸則有較為突出的現象。
2.華東海濱的海岸侵蝕現象,經實地勘查證實,目前海岸上之草生地係屬人為之覆土,組成主要均為粗砂及礫石。覆土分佈的範圍大致從港區的北端往北延伸至環保公園一帶,長約
3.奇萊鼻燈塔的北側的大崩塌地,實際是海岸凹谷中的廢棄石材堆積,由於廢棄土石堆的結構鬆散又緊臨海岸,在海浪的長年侵蝕下形成了大規模的崩塌景象。
4.關於米崙斷層的再現周期,鍾令和等藉由台灣
5.海底地形探測提供了七星潭近海的海域地形,顯示地表突起的美崙臺地在延伸入海後,仍維持一致的高區地形。在米倫斷層及南濱斷層的延伸上也顯現了明顯的溝狀或谷狀地形,對縱谷北端的斷層系統及大地構造研究應有相當助益。
6.本所曾針對花蓮地區所進行的「震災敏感性分區」初步研究,結果顯示震災高敏感度的區域主要位在縱谷中的沖積扇、沖積平原,河川沖積層,以及北側片岩分布之高山地區與米崙斷層分佈區。位在花蓮市中心的米崙台地及米崙山則屬中高度敏感區。各級震災敏感區之土地分區使用規範上,通常要求醫院、車站等主要公共設施設在低震災敏感區,住宅區、學校等小型公共設施可設在中低震災敏感區。國內可針對土地之需求與利用型態等因素,做適合之分區規範。
六、現勘路線及勘察點
1、花蓮縣政府 → 花蓮港(漁港)(行車4公里)
2、花蓮港 → 奇萊鼻勘查 (步行2.0公里)
參考文獻
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