综合调查描绘台湾东南部活动利吉断层（Lichi Fault）：浅部几何与全新世活动性

《Engineering Geology》：Comprehensive Survey Delineating the active Lichi Fault in Southeastern Taiwan: Shallow Geometry and Holocene activity

　　

综合钻孔、电阻率、地质和年代学资料约束了利吉断层（Lichi Fault）。钻孔与放射性碳证据支持其全新世活动性。研究区各段断层迹线置信度介于很高至中等之间。断层不确定性评估为隐蔽活动断层研究提供了可转移的框架。

台湾位于欧亚板块与菲律宾海板块汇聚边界，纵谷（Longitudinal Valley, LV）为活动板块缝合带，纵谷断层（Longitudinal Valley Fault, LVF）及其相关构造持续吸收变形。南部纵谷发育利吉（Lichi）、池上（Chihshang）与鹿野（Luyeh）三条活动断层。利吉断层紧邻台东市，其浅部几何被厚层晚第四纪冲积物掩埋，地表缺乏清晰构造形迹，地貌上与河流阶地崖难以区分，导致断裂位置与活动性长期存在不确定性。以往研究多依赖单一手段，难以可靠刻画隐伏断层。为此，研究人员整合高分辨率电阻率成像剖面（Resistivity Image Profiling, RIP）、浅层钻探、放射性碳（¹⁴C）定年及既有地质地球物理资料，对利吉断层沿卑南溪一带的新良、和平、山里、卑南与台东市五个关键地段开展系统调查，并结合先前在坪顶台地的工作，旨在精确约束断层浅部几何、评估其全新世活动性，并建立一套可转移的隐伏活动断层不确定性评价框架。研究发表于《Engineering Geology》。

主要关键技术方法包括：野外地质与地貌调查，用以识别断层露头和地貌标志；高密度电阻率成像剖面（RIP），利用利吉混杂岩（泥质）与砾石层之间的强电阻率对比，追踪地下断层界面；浅层钻孔（深50–100 m）取芯，观察剪切带、断层泥和断层角砾岩等构造岩，并采集有机沉积物进行放射性碳定年；同时编译台湾经济部地质调查及矿业管理中心（GSMMA）工程地质探勘数据库、水文地质信息系统以及中央气象署井下地震仪等既有资料。研究共完成6条电阻率测线（约2100 m）和8口地质钻孔，测线与钻孔分布于上述五个关键场地，构成剖面P1至P7。

**4.1 新良地区（Hsinliang area）**
通过电阻率剖面P1与钻孔LC-1A、LC-1B揭示，距剖面起点165 m处存在显著电阻率突变（东侧<20 Ω·m对应利吉组，西侧100–300 Ω·m对应砾石层），钻孔岩心中发育断层泥、角砾岩及密集剪切带，其中LC-1A在28.8 m深处见约65°倾角的剪切带。综合判断主位移带位于剖面158 m附近，断层东倾约70°，放射性碳年龄显示晚更新世—全新世物质被卷入变形。

**4.2 和平地区（Hoping area）**
基于台湾铁路沿线的工程钻孔数据构建P2、P3剖面。P2剖面中，西侧钻孔BB-144-01全部为冲积扇砾石（下盘），东侧钻孔DBA-144-05在9.5–32 m深度间多次出现泥质层与断层扰动带，表明至少三次断层再活化。P3剖面显示利吉组上盘与卑南山砾岩下盘的接触关系，部分钻孔见密集剪切组构和断层角砾岩。值得注意的是，某些原先被解释为构造崖的地貌特征，经钻探与地球物理验证实为河流阶地崖，凸显地下证据的必要性。

**4.3 山里地区（Shanli area）**
结合电阻率剖面LC-SP2与钻孔LC-2A、LC-2B构建P4剖面。LC-2B在47.0–47.8 m深度直接揭露利吉组与砾石层的不规则接触，接触面附近见宽约8 cm、倾角约60°的剪切带。多个有机层放射性碳年龄揭示地层倒置与扰动，指示早全新世断层活动。钻孔岩心显示断层面向东倾斜约70°，为深部活动构造提供了直接证据。

**4.4 卑南地区（Pinan area）**
利用四条电阻率测线（LC-SP3-1至LC-SP3-4，总长1100 m）和四口100 m深钻孔（LC-3A至LC-3D）构建P5、P6剖面。地层以厚层砾石为主，电阻率值多超过30 Ω·m；LC-3B在78.9–100 m深处见含贝壳碎片的固结海相粉砂质黏土，其中发育两组优势剪切面（倾角65°–80°和约25°），表明邻近断层变形。但P6剖面未分辨出明确的断层错动，仅在一700 m处出现可能与断层上盘有关的低阻异常，该段断层几何仍存在不确定性。

**4.5 台东市（Taitung City）**
整合利鱼山露头、复兴井（Fuhsing well，深121 m）、利鱼山一号井（Liyushan No.1）及中央气象署井下地震仪资料构建P7剖面。利鱼山出露西倾50°–60°的卑南山砾岩层，复兴井在85 m以下出现含剪切组构和断层角砾岩的海相泥岩，125 m深处见倾角约60°的泥层。这些数据综合推断，利吉断层可能穿过复兴井与利鱼山东翼之间的地带。

**讨论总结**
基于Erharter等（2024）的三步不确定性框架，研究人员依据证据类型、质量及多数据集一致性，对利吉断层各段进行置信度分级：坪顶台地为“非常高”（整合壕沟、钻孔、电阻率、放射性碳年龄）；新良与山里为“高”（多独立证据一致支持东倾断层及全新世活动）；和平与台东市为“中高”（结构关系一致但缺乏直接年代约束）；卑南为“中等”（厚层砾石限制分辨，未清晰分辨断错）。该评估表明，地表断层崖缺失并不排除地下存在隐伏活动断层。利吉断层上盘为利吉混杂岩，下盘为卑南山砾岩或第四系冲积层，其西侧分支构成利吉混杂岩的西部边界，也是海岸山脉的活动构造前缘。利吉断层与池上断层构成连续构造，估算总长约25 km，依据Wells和Coppersmith（1994）经验关系，可能产生Mw 6.0–6.6地震；其与鹿野断层在深部通过滑脱面或岩性不整合相连，同属纵谷断层系统，而非中央山脉断层。讨论还强调，地表永久位移是地震灾害的重要组分，概率断层位移危险性分析（Probabilistic Fault Displacement Hazard Analysis, PFDHA）应纳入多断层联动破裂与分布式变形的可能性。

**结论翻译**
本研究综合地质、地球物理、钻孔和年代学调查，约束了纵谷断层南段——利吉断层的浅部几何和全新世活动性。电阻率对比、钻孔岩性和断层相关剪切构造刻画了一个东倾断层，将利吉混杂岩与卑南山砾岩或第四纪冲积层分开，推断倾角约43°–70°。坪顶台地、新良和山里的地层及放射性碳证据支持晚第四纪至全新世持续活动。利吉断层沿海岸山脉西缘延伸约25 km至台东市，但各段迹线置信度因数据覆盖和地下分辨率而异。约25 km长度对应整段破裂矩震级Mw 6.0–6.6。其与池上和鹿野断层的构造及其运动学联系表明，变形可能跨越单个断层分支扩展。更广泛地，本研究证明整合地貌、钻探、电阻率成像、地震和年代学数据，为描绘隐伏活动断层并明确评估分段不确定性提供了可转移框架，对基础活动断层调查和地震危险性评估具有重要参考价值。