行政院國家科學委員會專題研究計畫 成果報告
台灣與菲律賓的地體動力學研究--菲律賓馬尼拉地區斷層
活動性研究—連續性 GPS 觀測 (I)
研究成果報告(精簡版)
計 畫 類 別 ： 整合型 計 畫 編 號 ： NSC 97-2119-M-006-006- 執 行 期 間 ： 97 年 08 月 01 日至 98 年 10 月 31 日 執 行 單 位 ： 國立成功大學地球科學系（所） 計 畫 主 持 人 ： 饒瑞鈞 共 同 主 持 人 ： 林正洪 計畫參與人員： 碩士級-專任助理人員：鍾惠玲 碩士班研究生-兼任助理人員：溫瑜培 碩士班研究生-兼任助理人員：林文琳 碩士班研究生-兼任助理人員：謝涵蓁 博士班研究生-兼任助理人員：洪煌凱 報 告 附 件 ： 國外研究心得報告 出席國際會議研究心得報告及發表論文 國際合作計畫研究心得報告 處 理 方 式 ： 本計畫可公開查詢中 華 民 國 98 年 11 月 12 日
目 錄
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一、 摘要………..… 2
二、 緣由與目的……….. 2
三、 結果與討論……….. 3
四、 計畫成果自評………. 4
五、 參考文獻………. 4
菲律賓馬尼拉地區斷層活動性研究—連續性GPS 觀測 (I)
一、中文摘要本計畫藉由 GPS 連續觀測工作，研究菲律賓馬尼拉地區之 Marikina Valley Fault System（MVFS）之斷層特性，並加以評估該斷層系統可能對馬尼拉市所造 成的地震潛能。根據一年多來的 GPS 連續觀測結果，我們發現 MVFS 北部區域 處在一個以伸張作用為主導的環境，但是在 WMVF（West Marikina Valley Fault） 附近有局部的擠壓作用發生。在 MVFS 南部區域呈現出一伸張的環境，位於 WMVF 東側的區域向東移動且沉陷，為地層下陷之區域。WMVF 走向滑移的活 動並不明顯；EMVF（East Marikina Valley Fault）也只有小量的走向滑移活動， 約在 2mm/yr。
關鍵詞：Marikina Valley Fault; GPS; 地震潛能
Abstract
We use continuous GPS measurements to study the Marikina Valley Fault system (MVFS) in metro Manila, Philippines. MVFS is very close to Manila, by studying it, can help us to evaluate the earthquake potential of the fault system. According to the results of the over one-year continuous GPS measurements, we found that northern part of the MVFS is located in an extensional regime, with a minor compression in WMVF (West Marikina Valley Fault). Southern part of the MVFS is also situated in an extensional environment, where east side of the WMVF is moving eastward and subsiding. The strike-slip motion of WMVF is insignificant, whereas EMVF（East Marikina Valley Fault）is experiencing a minor strike-slip motion of ~2 mm/yr.
Key words: Marikina Valley Fault; GPS; earthquake potential
二、緣由與目的
過去四百年來，馬尼拉曾遇上至少六次強烈地震災害(Repetti, 1946)，然而， 世人對其可能之發震構造卻瞭解甚少。新期構造與古地震研究認為穿越馬尼 拉之 Marikina Valley Fault system 為一右移斷層(Nelson et al., 2000; Rimando and Knuepfer, 2006)，然對於其現代變形模式及地震潛能，卻少有相關資訊。
本研究之目的在於利用 GPS 連續觀測並配合地震觀測來監測 Marikina Valley Fault 之活動性，進而評估其地震潛能和對馬尼拉可能帶來之威脅。我們研究 之目的在於(1)辨識 MVFS 斷層之位置；(2) 辨識 MVFS 斷層之運動形態；(3) 模擬 MVFS 斷層滑移速率及其地震潛能。我們於 2008 年 4 月起於 Marikina Valley Fault 區域架設共 12 個 GPS 監測點，其中包含北部 4 個雙頻站 （WAWA、MESA、MALY、MOQC）與 2 個單頻站（RAFA、TRIA），南 部 2 個雙頻站（TUNA、SOLD）與 4 個單頻站（CENT、TATA、TESD、HEAL） (圖一)。截至目前為止，已蒐集達一年多的觀測資料。 三、結果與討論
本研究使用由 MIT（Massachusetts Institute of Technology）、SIO（Scripps Institution of Oceanography）與 CfA（Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics） 共同研發的 GAMIT/GLOBK 10.34 版 GPS 解算軟體來求解點位座標與評估其速 度場。我們利用自由網法(Free Network Approach)，或稱最小約制的方法來進行 GPS 資料的解算。相對現今一般常用的基準網法(Fiducial Network Approach)，自 由網法在進行解算時不需要設置其他已知的基準站，而且在最小約制的情況下， 區域網形不會受到外部的影響。 目前已經解算超過 400 天的資料，並且得到了一些成果。利用各測站的時間 序列（圖二、圖三）以及速度場（圖四）可以得知測站間的相對位移情形，更進 一步對斷層做速度剖面則更能顯示出跨斷層的運動方式（圖五），在這邊我們都 是固定最西邊的測站︰MESA 的速度場來做分析。 從斷層速度剖面可以得知在 Marikina Valley 北部區域平行斷層走向方面，速 度量在 MALY 與 WAWA 之間達到最大，大約有 2 mm/yr。垂直斷層走向方面則 呈現出越靠近斷層速度量越大的情況，最大值同樣發生在 PIMO 與 MALY 之間， 大約達到 4.5 mm/yr。高程方面，MOQC 與 MALY 分別有 3.8 及 2.2 mm/yr 的下 陷量，但位於其間的 PIMO 則呈現出抬升的情況約有 4.5 mm/yr 的抬升量。而南 部區域平行斷層方向速度量較明顯的為 TATA 與 TESD 分別為 2.9 與 9.5 mm/yr。 在垂直斷層走向方面，可以發現斷層帶東邊的區塊相對西邊區塊是以 2~4.5 mm/yr 在往東移動。而在高程方面也能反映出同樣的結果，最東邊的兩個測站 (TESD、TUNA)下陷量各達到-40.3 與-18.4mm/yr。
就解算現有資料完成分析後，目前可以歸納出一些結論：
1. 加入（Galgana et al., 2007）公佈之 MTYM 與 PTBM 兩 Campaign mode GPS 速度場可以發現，在 Marikina Valley 北部區域目前處在一個以伸張 作用為主導的環境之下，但是在 WMVF 附近有局部的擠壓作用發生。
2. 在 Marikina Valley 南部區域呈現出一伸張的環境，位於 WMVF 東側的 區域向東移動且沉陷，為地層下陷之區域。（圖十二）
3. WMVF 走向滑移的活動並不明顯；EMVF 也只有小量的走向滑移活動， 約在 2mm/yr。
四、計畫成果自評
根據持續一年多的觀測資料之 GPS 速度場，我們判定 Marikina Valley Fault system 處在一個以伸張作用為主的環境之下。WMVF 東側的區域向東移動且沉 陷，為地層下陷之區域。對於 Marikina Valley Fault system 具體可靠的活動行為 辨識，則需要長時間持續蒐集此地區的 GPS 觀測資料才能進一步的評估。
五、參考文獻
Galgana, G., M. Hamburger, R. McCaffrey, E. Corpuz, and Q. Chen, Analysis of crustal deformation in Luzon, Philippines using geodetic observations and earthquake focal mechanisms, Tectonophysics, 432, 63-87, 2007.
Nelson, A. R., S. F. Personius, R. E. Rimando, R. S. Punongbayan, N. Tungol, H. Mirabueno, and A. Rasdas, Multiple large earthquakes in the past 1500 years on a fault in Metropolitan Manila, the Philippines, Bull. Seismol. Soc. Am., 90, 73-85, 2000.
Repetti, W. C., Catalog of Philippine earthquakes, Bull. Seismol. Soc. Am., 36, 133-322, 1946.
Rimando, R. E., and P. L. K. Knuepfer, Neotectonics of the Marikina Valley fault system (MVFS) and tectonic framework of structures in northern and central Luzon, Philippines, Tectonophysics, 415, 17-38, 2006.
圖一、 Marikina Valley Fault GPS Network 測站分布圖。黑色實線代表 PHIVOLCS 公告之活動斷層，淺藍色三角形代表雙頻測站，而綠色圈圈則為單頻測站。另外 紫色方形為（Galgana et al., 2007）發表的 campaign mode GPS 點位。
圖二、 Marikina Valley 北部區域測站 GPS 時間序列。由左向右分別為南北向、 東西向與高程變化量。由上至下是根據斷層剖面將測站由西向東排列。紅色趨勢 線是利用動態平均（moving average）的方法以 15 天的資料做一次平均得出。黃 色虛線為斷層與測站間的相對位置。 圖三、Marikina Valley 南部區域測站 GPS 時間序列。由左向右分別為南北向、 東西向與高程變化量。由上至下是根據斷層剖面將測站由西向東排列。紅色趨勢 線是利用動態平均（moving average）的方法以 15 天的資料做一次平均得出。黃 色虛線為斷層與測站間的相對位置。
圖四、Marikina Valley 地區相對於 La Mesa Water Treatment Office（MESA）測 站之 GPS 水平速度場分布（2008/4/21-2009/6/29）。黑色箭頭與誤差橢圓為利用 GLOBK 估計之水平方向速度場，95%可信區間之誤差橢圓位於各速度向量的頂 端。黑色線段為 PHIVOLCS 公告之活動斷層。另外圖中包含兩點由（Galgana et al., 2007）公佈之 campaign mode GPS 速度場值（MTYM, PTBM），以紫色代表。
圖五、GPS 速度剖面，將 Marikina Valley 分成南北兩部份。下方左圖為北部剖 面， 下方右圖則為南部剖面。南部剖面中灰色區塊代表斷層帶。紅色點代表平 行斷層走向速度分量沿剖面之分布情形，藍色點代表垂直斷層走向速度分量沿剖 面之分布情形，綠色點代表高程方向速度分量沿剖面之分布情形。
國合出差報告
計畫編號 NSC 97-2119-M-006-006 計畫名稱 菲律賓馬尼拉地區斷層活動性研究—連續性 GPS 觀測(I) 出國人員姓名 服務機關及職稱 饒 瑞 鈞 國立成功大學地球科學系 副教授 時間地點 2009 年 8 月 26 日 - 9 月 02 日 菲律賓 馬尼拉及 Mindoro 工作內容 Mindoro GPS 點位勘察 野外工作經過本人赴菲律賓馬尼拉參加 2009 Earth Sciences International Conference 後即進行野外工 作。本人於 2009 年 8 月 29 日至 9 月 01 日赴 Mindoro 進行 GPS 點位勘察。
出席國際學術會議心得報告
計畫編號 NSC 97-2119-M-006-006 計畫名稱 菲律賓馬尼拉地區斷層活動性研究—連續性 GPS 觀測(I) 出國人員姓名 服務機關及職稱 饒 瑞 鈞 國立成功大學地球科學系 副教授 會議時間地點 2008 年 11 月 24-27 日 Tsukuba, Japan會議名稱 7th General Assembly of Asian Seismological Commission
發表論文題目 Reactivation of an oblique transfer fault during the Chi-Chi earthquake
一、參加會議經過
2008 年 11 月 24-27 日本人赴日本 Tsukuba 參加 7th General Assembly of Asian Seismological Commission and Seismological Society of Japan, 2008。該研討會為亞洲地震學會兩年一次的一 個會議。其內容為分享現代的科學與技術，期能減低亞洲地區之地震災害。本人為 Tectonics Session 的主持人，本人報告的題目為 Reactivation of an oblique transfer fault during the Chi-Chi earthquake。
過程
11/23（日）台南—高雄—日本成田機場—Tsukuba 11/24（一）註冊及開會 11/25（二）開會 11/26（三）開會 11/27（四）開會 11/28（五）Tsukuba—日本成田機場—高雄—台南 二、與會心得本人於會中與多位學者討論合作計畫；其中包含與 Shinji Toda (Geological Society of Japan) 探討地震觸發問題和 Takeshi Sagiya 探討 GPS 相關問題。會中多人對本人之台灣集集地震餘 震研究甚表興趣。這次研討會，除了吸取新知外，主要在於與數位學者討論合作計畫，受益 良多。
計畫編號 NSC 97-2119-M-006-006
計畫名稱 菲律賓馬尼拉地區斷層活動性研究—連續性 GPS 觀測(I) 出國人員姓名
服務機關及職稱 饒 瑞 鈞 國立成功大學地球科學系 副教授 會議時間地點 2009 年 2 月 27 日 - 3 月 3 日 日本 琉球
會議名稱 3rd Taiwan-Japan Earth Science Symposium
發表論文題目 Characteristics of Foreshocks to Moderate-sized (M > 5.5) Earthquakes in Eastern Taiwan
一、參加會議經過
2009 年 2 月 27 日至 3 月 3 日本人赴日本琉球參加 3rd Taiwan-Japan Earth Science Symposium。該研討會為每年舉辦一次之台灣與日本間地球科學交流的會議。其內容主要為 地質、地震、海洋、全球變遷、及構造等。我所參加的是 subduction tectonics session。本人報 告的題目為 Characteristics of Foreshocks to Moderate-sized (M > 5.5) Earthquakes in Eastern Taiwan。本人亦擔任 seismic subduction session 的主持人。
過程
2/27（五）台南—桃園—琉球 2/28（六）註冊及開會 3/01（日）開會 3/02（一）開會 3/03（二）琉球—桃園—台南 二、與會心得本人於會中與多位學者討論合作計畫；其中包含與 Yoshiyuki Kaneda (JAMSTEC) 探討地 震觸發問題，與 Takeshi Sagiya 探討地殼變形問題。這次會議，除了吸取各學門最新研究成果， 主要在於與數位學者討論合作計畫，受益良多。
計畫編號 NSC 97-2119-M-006-006
計畫名稱 菲律賓馬尼拉地區斷層活動性研究—連續性 GPS 觀測(I) 出國人員姓名
服務機關及職稱 饒 瑞 鈞 國立成功大學地球科學系 副教授 會議時間地點 2009 年 8 月 10 日 - 8 月 15 日 新加坡
會議名稱 2009 Asia Oceania Geosciences Society
發表論文題目 Crustal Deformation and Block Kinematics of Taiwan
一、參加會議經過
2009 年 8 月 10 日至 8 月 15 日本人赴新加坡參加 2009 Asia Oceania Geosciences Society。 該研討會為每年舉辦一次之 Asia Oceania 地球科學交流的會議。其內容主要為地質、地震、 海洋、全球變遷、及構造等。本人報告的題目為 Crustal Deformation and Block Kinematics of Taiwan。
過程
8/10（一）台南—桃園—新加坡 8/11（二）註冊及開會 8/12（三）開會 8/13（四）開會 8/14（五）開會 8/15（六）新加坡—高雄—台南 二、與會心得本人於會中與多位學者討論合作計畫；其中包含與 Kerry Sieh, Earth Observatory of Singapore 探討地殼變形問題。這次會議，除了吸取各學門最新研究成果，主要在於與數位學 者討論合作計畫，受益良多。
計畫編號 NSC 97-2119-M-006-006 計畫名稱 菲律賓馬尼拉地區斷層活動性研究—連續性 GPS 觀測(I) 出國人員姓名 服務機關及職稱 饒 瑞 鈞 國立成功大學地球科學系 副教授 會議時間地點 2009 年 8 月 26 日 - 9 月 02 日 菲律賓 馬尼拉
會議名稱 2009 Earth Sciences International Conference
發表論文題目 Continuous GPS monitoring along the Valley Fault, the Philippines
一、參加會議經過
2009 年 8 月 26 日至 9 月 02 日本人赴菲律賓馬尼拉參加 2009 Earth Sciences International Conference 及野外工作。該研討會包含 2009 Philippines-Taiwan Earth Sciences Conference 為台 灣與菲律賓之間之地球科學交流的會議。其內容主要為地質、地震、海洋、全球變遷、及構 造等。我所參加的是 Geophysics and space geodesy and their applications in crustal deformation studies session。本人報告的題目為 Continuous GPS monitoring along the Valley Fault, the Philippines。本人亦擔任該 session 的主持人。
過程
8/26（三）台南—桃園—菲律賓馬尼拉 8/27（四）註冊及開會 8/28（五）開會 8/29（六）Mindoro 野外 8/30（日）Mindoro 野外 8/31（一）Mindoro 野外 9/01（二）菲律賓火山與地震研究所 9/02（三）菲律賓馬尼拉—桃園—台南 二、與會心得 本人於會中與多位學者討論合作計畫；其中包含與 Toto Bacolcol 探討地殼變形問題。這 次會議，除了吸取各學門最新研究成果，主要在於與數位學者討論合作計畫，受益良多。國合差旅報告
計畫編號 NSC 97-2119-M-006-006 計畫名稱 菲律賓馬尼拉地區斷層活動性研究—連續性 GPS 觀測(I) 出國人員姓名 服務機關及職稱 饒 瑞 鈞 國立成功大學地球科學系 副教授 時間地點 2009 年 2 月 11-14 日 菲律賓 馬尼拉 工作內容 GPS 野外地點資料蒐集 野外工作經過 2009 年 2 月 11-14 日本人連同兩位學生（洪煌凱、溫瑜培）赴菲律賓進行 GPS 野外資料 蒐集工作。我們先前於 2008 年 4 月 20 日在馬尼拉地區 Marikina Valley 分為南北兩部份，共 架設 10 個 GPS 監測點，其中包含北部的 4 個雙頻站，南部的 2 個雙頻站與 4 個單頻站（圖 一）。本計畫將藉由長期 GPS 監測工作，探討菲律賓馬尼拉之 Marikina Valley Fault System （MVFS）之斷層特性，並加以評估該斷層系統未來可能對馬尼拉地區所造成的影響。
