包谷垴－小河断裂——2014年8月3日云南鲁甸MS6.5地震发震构造

王腾文，李 勇，李敬波，马 超，邵崇建，杨彦通，周 游

(1.成都理工大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室，四川成都 610059；

2.四川省地震局工程地震研究院，四川成都 610041)

包谷垴－小河断裂
——2014年8月3日云南鲁甸MS6.5地震发震构造

王腾文1，李 勇1，李敬波1，马 超2，邵崇建1，杨彦通1，周 游1

(1.成都理工大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室，四川成都 610059；

2.四川省地震局工程地震研究院，四川成都 610041)

2014年8月3日云南鲁甸发生MS6.5地震。通过对鲁甸地震震源机制解、余震分布、断裂组合样式及区域地质构造背景综合分析，得出以下结论:根据地震等震线长轴衰减方向、震源机制解、震后前期强余震分布样式及地表破裂，判定本次地震的发震构造为包谷垴－小河断裂；根据莲峰断裂、昭通断裂和包谷垴－小河断裂之间的构造组合样式、地表GPS水平运动速率及水平缩短速率的差异性判断包谷垴－小河断裂为同向差异逆冲型捩断层；根据莲峰、昭通断裂带上的地震震源深度分布规律，认为在断裂带下15～20km处地壳物质呈塑性流动状态，在来自大凉山次级块体南东向运动给予的应力挤压下，形成了包谷垴－小河捩断层，并且导致了鲁甸地震的发生。

鲁甸地震；包谷垴－小河断裂；捩断层；断裂活动性

0 引言

云南省昭通市鲁甸县于2014年8月3日发生Ms6.5地震，地震已经造成巨大的人员伤亡和财产损失。地震发生后，众多学者从不同角度针对这次地震开展了大量研究[1－4]。该地震发震位置，位于川滇交界东部，距离震源区最近的已知断裂为近北东走向的鲁甸－昭通逆冲断裂，属于昭通－莲峰断裂带中一条主断裂。目前，对昭通－莲峰断裂带的研究较少，研究程度较低，然而近十年来该构造带及其附近发生的中－强地震明显增多，计有2003年云南鲁甸Ms5.0和Ms5.1地震、2004年鲁甸Ms5.6地震、2006年云南盐津两次Ms5.1地震、以及2012年云南彝良Ms5.7、Ms5.6地震和本次Ms6.5鲁甸地震。由此可见，要搞清该地区的地震趋势、孕震机制和地震构造背景是一个亟待研究的问题。本文将以鲁甸地震为例，在判断地震发震断裂的基础上，分析发震断裂的性质以及其活动性。这将对活动断层间的相互作用和地震空间迁移或未来地震发展趋势等产生重要的科学意义。

1 区域地质构造背景

川滇地区位于青藏高原的东南缘，东邻稳定的华南块体，西部受到印度板块与欧亚板块对接碰撞且持续向北推挤引起的青藏高原物质向东侧逃逸，以及阿萨姆顶点契入作用的影响，构造背景十分复杂，第四纪时期川滇地区构造活动以大规模剪切变形为主，兼有强烈隆升运动[5－6]，特殊的地理位置、强烈的地壳变形与断裂活动作用使得川滇地区成为中国大陆地震活动最强烈的地区之一[7]。昭通、莲峰断裂带位于川滇块体与华南地块之间的边界带上(图1)，呈北东向平行展布于川滇交界东段、四川大凉山南部至云南昭通之间的地区，曾经是古华蓥山断裂带的一部分，新生代以来随着青藏高原隆升、川滇块体朝南东挤出，近南北向的则木河－小江断裂带和马边－盐津断裂带的发展分别截断了古华蓥山断裂带使得其成为全长约150km、以右旋走滑兼逆冲为特征的独立活动断裂带，具有晚第四纪活动性[8]。

图1 川滇交界东段及其邻区地震构造简图Fig.1 TheseismictectonicsketchofjunctureofSichuanandYunnanandtheadjacentregion

2 鲁甸地震基本特征

北京时间2014年8月3日16时30分在云南省昭通市鲁甸县发生Ms6.5地震，简称鲁甸地震，震中或起始破裂点位于27.1°N，103.3°E，震源深度12km[9]，地震宏观震中位于鲁甸县龙头山镇。

震源机制解(表1，图2)表明，鲁甸地震是一次左旋走滑型地震，其两个节面的走向分别为北东和北西方向，断层面的倾角介于82°～90°之间[9]。根据鲁甸地震主震和早期余震重新定位结果(图3)，发现鲁甸地震余震呈长轴为NW向的条带状分布，虽然主震附近有北西向余震分布但很分散，不具明显的方向性，所以NW向分布的余震才是与发震断裂直接相关的地震。横切余震的BB剖面显示，余震展布较窄、倾角很陡，震源深度分布向上发散，向下则呈陡立状，形同花状结构，这是典型走滑断裂垂向结构的反应。另外，本次地震Ⅵ度及以上烈度区总面积为10350km2，极震区烈度达Ⅸ度，包括龙头山镇大部分地区以及火德红镇和包谷垴乡部分区域。等震线长轴呈NNW至NW向展布，反映出引起地震灾害的地震动沿NNW至NW向衰减较NEE向要慢，衰减较慢的方向一般与发震断层走向或破裂扩展方向一致[10]。同时，徐锡伟等人在极震区的某些区域发现NW向和NE向两组孤立分布的地裂缝并发育一定规模的地表破裂[1]。此外，已有诸多学者研究表明，包谷垴－小河断裂晚第四纪构造活动具有左旋性[3－4]。

因此，根据鲁甸地震震源机制解、余震分布、等震线长轴方向、地表破裂判定本次地震发震断裂为包谷垴－小河断裂。

3 包谷垴－小河断裂构造属性

包谷垴－小河断裂是与NE向的昭通－鲁甸断裂带相配套的次级断裂，走向330°，由数条断续展布的断层组成。SE起于包谷垴以北的月亮山一带，向NW经龙头山、乐红、小河、满天星，止于东坪一带，总长约40km[2]。另外，NW向主余震密集条带的空间分布(图3)明显切割了NE向昭通－鲁甸断裂反映出小河断裂为一条形成时代较晚的新生断层，并且已经切通了昭通断裂带。从几何构造上，莲峰断裂和昭通断裂走向NE，倾向NW，向WE方向逆冲，小河断裂走向近于NW向，垂直于互平行的莲峰断裂和昭通断裂，平行于逆冲体的逆冲运动方向；从运动速率上，1999— 2007年期间昭通断裂带西南段的水平缩短速率为4～6mm/a，东北段的水平缩短速率2～3mm/ a[11]。此外，根据鲁甸地震邻近地区GPS监测资料，1999—2013年期间在包谷垴－小河断裂东西两侧GPS测点运动矢量存在明显差异，西侧运动方向为SSE向，量值约为10mm/a左右，而东侧运动方向为SE向，量值在6mm/a左右[1]。因此，包谷垴－小河断裂东西两侧垂直于昭通断裂带的运动速率存在差异，从而导致包谷垴－小河断裂东西两侧块体与华南块体碰撞后出现差异逆冲的现象，以至于造就了包谷垴－小河断裂左行走滑的性质。总结包谷垴－小河断裂的特征不难得出以下结论:(1)包谷垴－小河断裂垂直并且切穿昭通断裂带，是一条左旋走滑断裂；(2)包谷垴－小河断裂东西两侧块体运动速率不同，西侧大于东侧；(3)根据上文可知，包谷垴－小河断裂具有高倾角、延伸长度短的特性。

表1 2014年8月3日鲁甸Ms6.5地震震源机制解Tab.3 SeismicFocalMechanismMs6.5EarthquakeinLudian，Aug.3，2014

图2 鲁甸Ms6.5地震震源机制解Fig.2 SeismicFocalMechanismMs6.5EarthquakeinLudian

介于上述关于包谷垴－小河断裂的三条特征，笔者想到一个与之特征相符的特殊断裂种属——捩断层。孟庆芬[12]等认为捩断层在产状和平面组合方式上有很大的差异:从产状来看，撕裂断层近似直立，断距一般较小，甚至不存在断距；从平面组合来看，撕裂断层多与主断裂(逆断层或正断层)垂直或高角度斜交，且沿主撕裂断层亦可形成雁列式排列的次级撕裂断层；从断层两侧地层产状来看，撕裂断层往往会导致地层在平面上的错动或挠曲。肖文华[13]等认为捩断层是指同一个逆冲断片在向前方逆冲运动过程中，由于前方变形的差异而使断片的两侧产生撕裂所形成的断裂，其特点是断裂规模小，位移差小、延伸长度短、断裂深度浅、不断达基底。另外，捩断层可分为单侧逆冲型捩断层和同向差异逆冲型捩断层，其中单侧逆冲型捩断层的一侧发育滑脱逆冲断裂，发育断裂一侧的位移变形量要比不发育断裂那一侧大很多；同向差异逆冲型捩断层两侧皆发育逆冲断裂，并且逆冲方向是一致的，逆冲滑脱速率或产生的位移变形量不一致[14]。综上所述，笔者得出结论，包谷垴－小河断裂属于同向差异逆冲型捩断层。

图3 鲁甸Ms6.5级地震主震及余震分布图(据文献[9]修改)Fig.3 MainshockandaftershockdistributionofLudianearthquake(Modifiedby[9])

图4 包谷垴－小河断裂形成模式图Fig.4 ThecausativestructurepatternofLudianearthquake

4 包谷垴－小河断裂活动性讨论

昭通、莲峰断裂带活动与变形的动力源是直接来自大凉山次级块体的SE向运动，间接来自川滇地块的SSE向运动的应变分解[15]。莲峰断裂带由2～3个倾向NW的逆冲断层组成，基底滑脱带深约11～15km；SE侧的昭通断裂带是一个规模更大、结构更复杂的逆冲断裂带，其前缘主断裂为会泽－彝良断裂，倾向NW，其基底滑脱带深约15～20km[14](图5)。朱艾斓[16]等研究发现川西高原在15～20km的深度范围内普遍存在厚度约5km的“缺震层”，以高温高压实验结果为基础，通过计算川西地区地壳强度表明，大约14～19km的深度范围花岗岩处于塑性流变状态，说明缺震层的出现具有地壳物质塑性变形基础，同时，缺震层的出现对指示地壳物质塑形变形具有指示意义，其中，莲峰断裂带1980—2011年的地震震源深度大部分在11km以上，在11～15km深处地震分布密度很小，昭通断裂带1980—2011年的地震震源深度和鲁甸地震的余震震源深度几乎都在15km以上，15～20km地震密度很小(图5)。因此，本文认为在莲峰、昭通断裂带下15～20km处地壳物质呈塑性流动状态，当莲峰、昭通断裂带受到南东向的应力挤压时地下的塑性地壳速度远大于脆硬的上地壳运动速度，所以其对上地壳有拖曳作用，然而鲁甸地震震源区南北两侧块体运动受到昭通断裂不同程度阻隔，在地质时间尺度上，昭通断裂北段地壳物质运移的阻挡能力相比南段更强[17]，因此，在这样的环境下造就了包谷垴－小河断裂南段运动速率大于北段，从而，为形成同向差异逆冲型捩断层提供了条件，而本次地震的发生与此有着密切的关系。

图5 横跨昭通、莲峰断裂带的震源深度分布图Fig.5 ProfilesacrosstheZhaotongandLianfengfaultzonesforhypocenterdepthdistributionexplanation

5 结论与讨论

通过鲁甸地震震源机制解、余震分布、等震线长轴方向、地表破裂判定本次地震发震断裂为包谷垴－小河断裂，通过分析包谷垴－小河断裂的构造、特征和断裂两侧块体的差异运动速率，认为包谷垴－小河断裂属于同向差异逆冲型捩断层。另外，笔者认为在莲峰、昭通断裂带深度15～20km处的地壳物质呈塑性流动状态，在大凉山次级块体给予的南东向应力挤压下，使得莲峰、昭通区域地下的塑性地壳速度远大于脆硬的上地壳运动速度，所以其对上地壳有拖曳作用，同时，又因包谷垴－小河断裂南北两侧块体受到昭通断裂的差异阻挡，从而出现了南侧块体运动速率大于北侧的现象。最终，在这样的机制下形成了包谷垴－小河捩断层，而且包谷垴－小河捩断层的走滑运动导致了本次地震的发生。

另外，值得注意的是像两条平行断裂间夹一条垂直于平行断裂走向的断层，这样的“工”字型构造中发生地震的现象不在少数，其中，汶川地震最具有代表性。汶川地震发生后，小鱼洞断裂的发现引起了众多学者的注意，李勇[18]认为小鱼洞断裂是北川－映秀断裂和灌县－江油断裂这两条平行断裂间的一条薄皮捩断层。谭锡斌[19]认为小鱼洞断裂是挤压产物，是由于北川－映秀断裂在小鱼洞以北向NW偏移3.5km，导致其断层面倾角变大，结果该断裂上盘对下盘的应力方向和大小在此处发生明显变化，结合右旋走滑在挤压阶区引起的上盘对下盘的侧向推挤，两者共同作用突破了彭灌断裂而形成的。由此可见，对于主干断裂与次级断裂相互关系的研究是一个科学难题，存在着多解性。本文对于包谷垴－小河断裂的性质及活动性分析结果对于研究类似构造发生地震具有参考意义。

[1] 徐锡伟，江国焰，于贵华，等.鲁甸6.5级地震发震断层判定及其构造属性讨论[J].地球物理学报，2014，57(9):3060－3068.

[2] 常祖峰，周荣军，安晓文，等.昭通－鲁甸断裂晚第四纪活动及其构造意义[J].地震地质，2014，36 (4):1260－1279.

[3] 刘成利，郑勇，熊熊，等.利用区域宽频带数据反演鲁甸Ms6.5级地震震源破裂过程[J].地球物理学报，2014，57(9):3028－3037.

[4] 张勇，许力生，陈运泰，等.2014年8月3日云南鲁甸Mw6.1(Ms6.5)地震破裂过程[J].地球物理学报，2014，57(9):3052－3059.

[5] 邓起东，张培震，冉勇康，等.中国活动构造基本特征[J].中国科学D辑，2002，32(12):1020－1030.

[6] 徐锡伟，闻学泽，郑荣章，等.川滇地区活动块体最新构造变动样式及其动力来源[J].中国科学D辑，2003，33(z1):151－162.

[7] 张莉华，延军平，宋保平，等.川滇地区地震活动趋势再判断[J].防灾科技学院学报，2013，15(2): 16－20.

[8] 周荣军，唐荣昌，钱洪，等.地震构造类比法的应用——以川东地区华蓥山断裂带为例[J].地震研究，1997，20(3):316－322.

[9] 中国地震局.2014年8月3日云南鲁甸6.5级地震专题[EB/OL].[2015－02－28]http://www. cea. gov. cn/publish/dizhenj/468/553/100821/ index.html.

[10] 张敏政.地震烈度及其评定[J].防灾科技学院学报，2010，12(1):1－6.

[11] 闻学泽，杜方，易桂喜，等.川滇交界东段昭通、莲峰断裂带的地震危险背景[J].地球物理学报，2013，56(10):3361－3370.

[12] 孟庆芬，徐朝晖，徐怀民，等.准噶尔盆地西北缘百口泉区前陆冲断带撕裂断层特征及控藏作用[J].中国石油大学学报(自然科学版)，2008，32(5): 18－21，27.

[13] 肖文华，由成才，谭修中，等.酒泉盆地窟窿山地区撕裂断层与油气成藏研究[J].新疆石油地质，2004，25(3):283－285.

[14] 杨勇，汤良杰，余腾孝，等.塔里木盆地玉北三维区撕裂断层特征及形成机制[J].中国矿业大学学报，2014，43(3):439－443.

[15] 张培震.青藏高原东缘川西地区的现今构造变形、应变分配与深部动力过程[J].中国科学D辑(地球科学)，2008，38(9):1041－1056.

[16] 朱艾斓，徐锡伟，周永胜，等.川西地区小震重新定位及其活动构造意义[J].地球物理学报，2005，48 (3):629－636.

[17] 陈石，王青华，王谦身，等.云南鲁甸Ms6.5地震震源区和周边三维密度结构及重力场变化[J].地球物理学报，2014，57(9):3080－3090.

[18] 李勇，黄润秋，A.L.Densmore，等.龙门山小鱼洞断裂在汶川地震中的地表破裂及地质意义[J].第四纪研究，2009，29(3):502－512.

[19] 谭锡斌，袁仁茂，徐锡伟，等.汶川地震小鱼洞地区的地表破裂和同震位移及其机制讨论[J].地震地质，2013，35(2):247－260.

Baogunao-Xiaohe Fault:the Seismogenic Fault of Ludian M s6.5 Earthquake in Yunnan on Aug.3rd，2014

Wang Tengwen1，Li Yong1，Li Jingbo1，Ma Chao2，Shao Chongjian1，Yang Yantong1，Zhou You1
(1.National Key Laboratory ofOil and Gas Reservoir Geology and Exploitation，Chengdu University of Technology，Sichuan 610059；2.Institute of Earthquake Engineering，Earthquake Administration ofSichuan Province，610041)

Ludian earthquake(Ms6.5，August 3，2014)occurred in Yunnan.On the basis of analysis of focal mechanism solutions，distribution of relocated early aftershocks，style of fault assemblage and regional geological tectonic setting，the authors draw the following conclusions:(1)According to earthquake isoseismal line long axis direction of attenuation，focal mechanism solution，prophase strong aftershock distribution pattern and the surface rupture after the quake，the authors preliminarily predicate that Baogunao—Xiaohe Fault is the causative structure in this earthquake；(2)Zhaotong Fault and Lianfeng Fault zones are located in the juncture of Sichuan and Yunnan，and Zhaotong Fault is associated with a series of NE-trending and NW-trending secondary faults named Xiaohe Fault. Zhaotong Fault and Lianfeng Fault are thrust fault，parallel to each other，trend to the northeast，and dip to the northwest.They are linked up by Xiaohe Fault which stricken in NW，almost perpendicular to them.Zhaotong Fault and Lianfeng Fault are divided into north section and south section by Xiaohe Fault.And north section of Zhaotong Fault is different from south section in terms of activity by analyzing geologic structure characteristic，GPS velocity field and stress field of north and south section of Zhaotong Fault.On the one hand the crust shorten average rate of north section of Zhaotong Fault is4～6mm/a and the south section is2～3mm/a，on the other hand north section of Zhaotong Fault receives smaller resistance than south section.Xiaohe Fault has three characteristics.The first one，it is almost perpendicular to the trend and parallel to thrusting direction of Zhaotong Fault and Lianfeng Fault zone.The second，it is formed by differentmovement of Zhaotong Fault north section and south section.The third，Xiaohe Fault is a left strike-slip fault and high dip angle.In conclusion，Xiaohe Fault is a same direction，differential thrust type of tear fault；(3)According to the earthquake focal depth distribution at Zhaotong Fault and Lianfeng Fault zone，the authors preliminarily predicate that the crustalmaterial in plastic flow state under 15－20km of Zhaotong Fault and Lianfeng Fault zone，and under the given stress extrusion from Daliangmountains subprime block，which forms Baogunao—Xiaohe Fault.In addition the authors consider that Ludian Ms6.5 earthquake occurred in the structural system.

Ludian earthquake；Baogunao-Xiaohe Fault；tear fault；fault activity；earthquake causes

P542

:A

:1673－8047(2015)02－0001－07

2015－04－13

国家自然科学基金(41172162)

王腾文(1991—)，男，硕士研究生，主要从事构造地质学方向的研究。