论文标题：Earthquake History and Rupture Extents from Morphology of Fault Scarps Along the Valley Fault System (Philippines)

论文链接：https://www.mdpi.com/2624-795X/6/2/23

期刊名：GeoHazards

期刊主页：https://www.mdpi.com/journal/geohazards

研究背景

河谷断裂系统（VFS）是一条横穿菲律宾大马尼拉地区东部的活动右旋走滑断裂，具有显著的倾滑分量，全长约135公里。由于其紧邻大马尼拉及其他发展中心，且这些区域下方多为软弱的第四纪沉积物地基，一旦发生中强地震，将对建筑、基础设施和人民安全造成严重影响。过去对VFS破裂分段模式的认知主要基于构造、地质和几何标准，但缺乏对最近破裂事件时间和范围的精确了解。传统的地震 trenching 技术受限于场地适宜性、成本以及有机物质保存问题，难以广泛应用。因此，需要一种替代方法来定年最近的断层活动。本文旨在通过分析VFS沿线最新单次事件断层陡坎的形态，来确定其相对年龄，进而揭示最近的破裂历史与分段模式，并评估未来地震的危险性。

图1.吕宋岛中部的主要地貌和构造要素。(a)山谷断裂系统(VFS)的构造背景；(b)VFS的北半部横切南马德雷山脉，其南半部则构成该山脉的边界。

研究内容

本研究首次在菲律宾热带环境下应用形态定年法，对VFS沿线28个不同地点的52个断层陡坎剖面进行了分析。该方法基于线性扩散方程，将断层活动形成的陡坎视为一个小型山坡，通过评估其初始形态的退化程度来估算相对年龄（kt，即扩散系数k与形态年龄t的乘积）。研究人员首先在现场确定了每个剖面点陡坎物质的休止角（范围约42.5°至60°），这些高值归因于富含粘土的、分选差的沉积物所具有的高粘聚力。随后，使用Nash开发的SLOPEAGE程序对陡坎剖面进行拟合，计算出每个陡坎的kt值。聚类分析和t检验结果显示，VFS的陡坎相对年龄呈现出明显的分组特征。东河谷断裂（EVF）的陡坎具有最年轻的kt值簇，而西河谷断裂（WVF）的北段（I段）和南段（IV段）则分别形成了两个较老的、彼此差异显著的kt值簇。WVF的III段陡坎年龄介于I段和IV段之间，但其与两者的均值差异在统计上不显著，暗示其破裂时间可能介于两者之间，或曾与I段和IV段的部分区域发生联合破裂。

图2.沿VFS段的断层崖剖面位置。断层崖剖面位置用阿拉伯数字表示。罗马数字表示VFS段。实线表示段边界。

研究将EVF最年轻的陡坎簇与历史地震记录相关联。通过分析1863年马尼拉遭受严重破坏的地震（震级M>7）的等震线图和受损城镇分布，有力地表明该事件源于EVF的多段破裂。基于此，假设陡坎达到休止角约需十年，则形态年龄t约为130年，进而估算出针对2米高陡坎的标准化扩散系数k约为4.07 m²/千年。这一数值高于全球多数半干旱地区的报道值，反映了当地高降水量（约200厘米/年）的影响，但茂密的植被可能在一定程度上减缓了斜坡退化过程。利用此扩散系数，估算出WVF的I段和IV段陡坎的形态年龄分别为约545±600年和160±210年，可能对应于1601年、1658年或1771年的历史地震事件。此外，研究特别指出，WVF的II段（位于I段和III段之间的拉张阶区）发育的不是地震陡坎，而是由地下水严重超采触发的无震蠕变所形成的地表破裂。这种高速率的蠕变（曾高达20厘米/年）可能诱导地震活动，并调制邻近WVF段落未来地震的发生时间。

研究总结

本研究通过形态定年技术，成功识别出菲律宾河谷断裂系统最近破裂周期的分段活动行为。结果表明，东河谷断裂（EVF）最近一次破裂（很可能对应1863年M>7地震）涉及多个段落，支持其未来具备产生M>7地震的能力。西河谷断裂（WVF）的破裂则更具分段性，其北段（I段）同样能引发M>7地震，而南段（IV段等）的潜在震级相对较低（M6-M7）。研究首次为热带环境提供了断层陡坎扩散系数的估算值，揭示了高降水与植被覆盖对地貌演化速率的复合影响。更重要的是，研究揭示了人类活动（地下水超采）对WVF II段无震蠕变的触发和加速作用，及其可能通过改变局部应力场而诱发地震或影响邻近段落地震自然发生时间的潜在风险。尽管形态定年法存在不确定性，但本研究证明了其作为一种快速、经济、安全且非破坏性的方法，在活动断裂研究与地震危险性评估中，尤其是在缺乏绝对定年数据的地区，具有重要的应用价值。这些发现对于理解VFS的地震行为和完善大马尼拉地区的抗震防灾策略至关重要。

Rimando, R.E.; Knuepfer, P.L.K. Earthquake History and Rupture Extents from Morphology of Fault Scarps Along the Valley Fault System (Philippines). GeoHazards 2025, 6, 23. https://doi.org/10.3390/geohazards6020023

GeoHazards期刊介绍

主编：Prof. Dr. Zhong Lu, Roy M. Huffington Department of Earth Sciences, Southern Methodist University, Dallas, TX 75275, USA

Prof. Dr. Tiago Miguel Ferreira, Instituto Superior Técnico (IST), University of Lisbon, Av. Rovisco Pais, 1049-001 Lisbon, Portugal

期刊发表范围涵地球物理/地质灾害、气候及气候变化相关灾害、气象灾害、水文灾害、块体运动灾害以及人为和技术灾害等研究领域。自2020年创刊以来，被ESCI、Scopus、GeoRef等多个权威数据库收录。