從衛星大地測量透視2022年北呂宋地震之孕震斷層
唐啓賢 中央研究院地球科學研究所
doi: 10.30067/TECNL.202309_(41).0002
呂宋西北部地區於2022年7月27日發生震矩規模7.0強震，震源深度約15公里，是菲律賓斷層帶自1990年以來最大的地震。然而，縱使釋放了高達規模7的能量，北呂宋地震並未產生顯著的地表破裂，暗示此地震可能發生於一條未出露地表的盲斷層上。利用合成孔徑雷達干涉成像技術(Interferometric Synthetic Aperture Radar; InSAR)以及全球導航衛星系統(Global Navigation Satellite System; GNSS)所觀測到的同震地表位移(圖一)，我們得以探究北呂宋地震孕震斷層的幾何形貌和同震滑動分佈。透過馬可夫鏈蒙地卡羅(Markov Chain Monte Carlo; MCMC)算法，我們估算得出地震所伴隨的同震滑移最有可能發生於走向約N353°、傾角約29°朝東的斷層面上，斷層平均滑移約為1.2 m，錯動面積約為41-km × 22-km並位於深度12-22公里的範圍內(圖二)。由於主要滑移區位於主震震央東南側，暗示地震破裂有向南及往斷層深部傳遞的特性，滑移方向由淺至深也有從左移走向滑移轉為逆衝的趨勢。本研究推測的斷層幾何形貌與距離主震最近的阿布拉河斷層(Abra River Fault; ARF)明顯不符，相反地，該斷層向地表的延伸與呂宋西北部陸上斷層帶的變形前緣—維甘-阿高斷層(Vigan-Aggao Fault; VAF)—南段大致吻合。北呂宋地震的孕震斷層可能是VAF向深處的延伸，亦或是菲律賓斷層帶裡一條未出露地表的分支斷層。北呂宋地震與歷史地震活動顯示菲律賓斷層帶的地殼孕震厚度可能至少達到30公里，此厚度是世界上其他陸上走滑斷層系統(10-15公里)的2-3倍，顯示其孕震潛能不容小覷。主震造成的靜態庫侖應力變化顯示VAF淺部5公里內的應力增加高達2 bar，需密切注意此斷層上後續的地震活動。
圖一、同震位移觀測與模型擬合結果比較(取自Tang et al., 2023)。(a)觀測資料，背景顏色為Sentinel-1A衛星降軌影像測得的衛星視方向(LOS)同震位移，白色向量表示GNSS水平同震位移及其95%信心區間。白色星號為主震震央位置。(b)定期重測點BR14相對菲律賓海板塊之位移時間序列，誤差線為95%信心區間，其位於阿布拉河斷層西側並測得最大同震位移量 (水平約22公分朝北北西方向、垂直約22公分抬升)。(c)模型預測之同震位移。(d)資料減去模型預測後的殘差。
圖二、由GNSS與InSAR資料聯合反演之2022年北呂宋地震同震滑移模型(修改自Tang et al., 2023)。紅色虛線為斷層面投影至地表的位置。白色空心圓圈表示2022年地震震央位置，實心圓圈則是1900年後深度35公里內規模6以上的地震事件。綠色圓圈表示2022年震後6天內的餘震。橘色區域為1990年呂宋地震的地表破裂。震源機制解來自GCMT。ARF：阿布拉河斷層(Abra River Fault)；DF：道爾頓斷層(Dalton Fault)；DDF：狄格狄格斷層(Digdig Fault)；NCF：北科迪勒拉斷層(North Cordillera Fault)；PHF：菲律賓斷層(Philippine Fault)；SMF：聖曼紐斷層(San Manuel Fault)；TF：土保斷層(Tubao Fault)；VAF：維甘-阿高斷層(Vigan-Aggao Fault)；CB：卡加延谷地(Cagayan Valley Basin)；CC：中部山脈(Cordillera Central)；CVB：中部谷地(Central Valley Basin)；NSM/SSM：北/南馬德雷山脈(Northern/Southern Sierra Madre)；ZR：三描禮士山脈(Zambales Range)；PH：菲律賓海板塊；SU：巽他地塊；YZ：揚子地塊。
參考文獻
Tang, C.-H., Hsu, Y.-J., Bacolcol, T., Lin, Y. N., Chen, H.-Y., Kuo, Y.-T., Su, H.-H., Lee, H.-M., Pelicano, A., Sapla, G., & Yu, S.-B. (2023). Oblique blind faulting underneath the Luzon volcanic arc during the 2022 Mw 7.0 Abra earthquake, the Philippines. Geophysical Research Letters, 50(9), e2023GL103659. https://doi.org/10.1029/2023gl103659