云南地区断层活动特征及与地震关系研究

张　燕　柳　嘉

1　中国地震局地震研究所(地震大地测量重点实验室)，武汉市洪山侧路40号，430071



云南地区断层活动特征及与地震关系研究

张燕1柳嘉1

1中国地震局地震研究所(地震大地测量重点实验室)，武汉市洪山侧路40号，430071

摘要：利用云南地区1982～2013年跨断层基线和水准观测资料，计算走滑量和张压量及其累积变化量，并结合7级及以上地震进行分析。结果发现，云南地区断层活动在时间上存在明显的分段特征，在空间上活动程度也不一样；断层与地震的关系主要表现为震前断层活动增强，同震使断层活动改变，震后断层活动也会存在减弱或增强。

关键词：跨断层观测；断层活动；云南地区；地震

研究断层的活动特征对认识地震的孕育、发生和震后影响具有重要的意义。跨断层测量是利用经典大地测量(水准和基线)获得测点间的高差和长度，通过监测高差和长度随时间的变化来研究断层两盘的相对垂直和水平运动[1]，是对断层活动的最直接监测，在精细反映断层活动特征方面优势明显。

云南地处印度板块与欧亚板块中国大陆碰撞带东缘、造山运动的突出部位，构造运动剧烈，断层发育丰富，地震活动频繁。前人利用跨断层观测资料研究云南地区的断层活动，取得了很多有意义的结果[2-4]。本文主要利用云南地区1982～2014年的跨断层观测资料，研究该地区的断层活动分段特征及其与地震的孕育、发生和震后调整的关系。

1跨断层观测及运动参数的计算

1.1跨断层观测

研究区共有跨断层场地观测11处，同时有基线和水准观测，每月观测1期(图1)。其中丽江、剑川场地跨丽江-剑川断裂；永胜场地跨程海断裂；下关场地跨洱海断裂；楚雄场地跨楚雄断裂；峨山、通海场地跨曲江断裂；寻甸场地跨小江断裂西支；宜良场地跨小江断裂东支；石屏、建水场地跨石屏-建水断裂。

1.2断层活动参数的计算

跨断层基线和水准测量反映的是断层两侧点位间的距离和高差的变化，需要通过几何公式来推算断层的运动参量，以确定断层的旋转性质和张压性质以及断层两盘的垂直活动性[2]。

目前云南地区的跨断层基线测量都以两条基线观测为主。式(1)是以两条跨断层基线观测量以及测线方向与断层的夹角，根据几何关系计算的断层水平走滑量和张压量：

(1)

式中，ΔL1、ΔL2为两条基线相邻两期测值的变化量；θ1、θ2为测线方向与断层的夹角，定义为测量路线方向顺时针转动到与断层线重合时所转过的角度；S为断层走滑量，S>0为右旋，否则为左旋；D为张压量，D>0为张性，否则为压性。

考虑到观测资料受季节影响明显，年变化规律明显，为消除年变化的影响，以1 a为窗长进行计算(以次年1月的观测值减去当年1月的观测值作为当年的年观测值)。计算发现，断层活动参数值正负波动，断层总体活动趋势不明显，但通过计算累积量可以比较清楚地看到断层活动的趋势(以每年的年变化值相加作为累积量)。

2云南地区断层活动特征

2.1丽江-剑川断裂带

丽江-剑川断裂带走向N35°～45°E，长约80 km，断裂上有丽江和剑川两处跨断层观测场地。从1982年起，两处观测场地都有两条基线和两条水准同时观测。从图2看出，1982～1994年，断层走滑量较小，每年小于1 mm；1995年起，走滑速率明显增加，达到2～3 mm/a；1996-02-03丽江7.0级地震同震响应达到8 mm，震后走滑速率较地震前增加。累积量也显示，1996年丽江地震后，断层右旋特征明显，呈张性变化。该断裂带分段活动特征显著。

2.2程海断裂

程海断裂走向近南北，长约180 km，断裂上有永胜观测场地，从1982年起，有两条基线和两条水准同时观测。从图3可以看出，1994年以前断层走滑速率较小，小于2 mm/a；1994年后滑动速率增大，达到3～5 mm/a；2008年汶川地震后，滑动速率达到4～10 mm/a，分段特征明显。走滑累积量显示丽江地震后断层右旋特征明显，张压量显示丽江地震前波动较大，由张性变为压性。

2.3楚雄-建水断裂带

楚雄-建水断裂带总体走向NW，长约400 km，以化念为界，西段称为南华-楚雄断裂，东段为石屏-建水断裂。楚雄断裂上有楚雄观测场地，石屏-建水断裂上有石屏、建水观测场地。楚雄场地观测结果显示，1995年前断层滑动速率为2～3 mm/a；1996～2009年走滑速率小于1 mm/a；2009年后活动增强，滑动量和张压量增大，分段特征明显(图4)。

石屏、建水场地走滑速率都较低，为1 mm/a左右。断层活动2009年前后存在一定的分段特征。走滑累积量显示，2009年后走滑量减小，右旋特征减弱；张压累积量显示，2009年后断层活动由压性转为张性(图5)。

2.4曲江断裂

曲江断裂总体走向N60°W，长约100 km，峨山和通海场地跨曲江断裂。峨山观测结果显示，断层右旋走滑为主，活动速率较大，为3～10 mm/a；丽江地震后走滑累积速率增大，张性累积不明显(图6)。通海观测结果显示，2003年前断层右旋为主，走滑速率为2～5 mm/a；2003年后左旋为主，走滑速率为3～8 mm/a；2003年后张性特征较为明显(图7)。

2.5小江断裂

小江断裂走向近南北，长约400 km。寻甸场地跨小江西支，宜良场地跨小江东支。寻甸场地走滑速率1996年前小于1 mm/a；1996年后活动速率增大，为1～3 mm/a，累积量显示断层左旋运动特征明显，张压累积量显示2008年汶川地震后压性增强(图8)。宜良场地各观测参量显示，汶川地震后其右旋特征稍明显，张性稍增强(图9)。

空间上，云南地区断层活动程度不一致，走滑速率最高的是峨山、通海(跨曲江断裂)，为3～10 mm/a；其次是永胜(跨程海断裂)，为3～5 mm/a；楚雄场地(跨楚雄断裂)为2～3 mm/a；滇西北(丽江、剑川、下关)、石屏和建水(石屏建水断裂)、宜良和寻甸(小江断裂)走滑速率较低，小于1 mm/a。时间上，丽江在1995年后滑动速率明显增大；永胜1994年后滑动速率增加；楚雄1996～2009年滑动速率减小，2009年后活动量增大；通海2003年前断层右旋为主，走滑速率2～5 mm/a，2003年后断层左旋为主，走滑速率为3～8 mm/a，张性特征较为明显；石屏累积量2009年发生转折，建水走滑累积量2008年后发生转折；寻甸走滑速率1996年后增大，张压累积量和垂向变化量2008年发生转折；宜良2008年后活动增强，走滑和张压累积量发生转折。各观测场地垂直向变化没有明显的分段特征，这与断层都是走滑类型有关。

3断层活动与地震的关系

地震往往是由断层活动引起的，是断层活动的一种表现。1982～2013年，云南地区发生7级及以上地震4次，其中澜沧、耿马、孟连3次地震都处于云南西南角，与跨断层场地相距甚远，1996年云南丽江7.0级地震位于红河断裂和金沙江断裂东侧、丽江-剑川断裂以北的三角形块体内。从断层活动特征的时间分段性也可以看出，很多断层在1996年前后分段特征明显，如丽江-剑川断裂、程海断裂等。丽江、永胜测点的反应更为明显，在震前也有较为显著的异常反应。如图2和图3所示，丽江测点走滑量1994年前很稳定，1995年走滑速率明显增加，达到2～3 mm/a，丽江7.0级地震同震响应达到8 mm，地震后走滑速率较地震前明显增加，断层右旋特征显著；永胜测点1994年后滑动速率显著增大，张压量也显示1994年张性增强，震前断层活动加剧，分段特征显著，震后也是滑动速率增大，断层右旋特征较明显。

除了云南地区7级地震的影响外，2008年汶川8.0级地震对云南地区的断层活动也有较为明显的影响。汶川地震处于龙门山断裂、鲜水河断裂带、安宁河-则木河-小江断裂带构成的“Y”字型展布的活动构造带。小江断裂寻甸和宜良两个测点观测结果都显示，汶川地震前后活动特征有变化，说明汶川地震对小江断裂是有影响的。

地震对断层的影响除了表现为断层活动增强外，也可能会表现为断层活动减弱。楚雄观测场地显示，1996年丽江地震后走滑速率减小，断层活动性减弱。

4结语

通过对云南地区跨断层基线和水准资料的分析发现，各测点的走滑量和张压量存在明显的时间分段性，说明不同的时间段断层活动存在一定的差异, 且时间点与大地震的发生重合，这种变化可能与该区地震的孕育、发生以及震后应力场的局部调整变化有密切的关系。

断层活动加剧时可能会发生地震，如丽江(丽江断裂)、永胜(程海断裂)场地观测结果显示，震前活动量增大，断层活动性增强。地震同样会影响断层的活动，不仅同震效应会使得断层活动改变，而且震后断层活动也会存在减弱或增强。

参考文献

[1]周海涛，郭良迁.利用跨断层形变资料研究云南地区主要断裂带应变特征[J].华北地震科学，2013,31(1):59-63(Zhou Haitao, Guo Liangqian. Investing Action on Strain Characteristics of Main Fault Zone in Yunnan Area Based on Cross-Fault Deformation Data[J]. North China Earthquake Sciences, 2013,31(1):59-63)

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Foundation support:Director Fund of Institute of Seismology, CEA,No.IS201326120;The Spark Program of Earthquake Technology of CEA, No.XH14034.

About the first author:ZHANG Yan, PhD, associate researcher, majors in crustal deformation and earthquake prediction, E-mail:zhwater@sina.com.

Study on Characteristics of Fault Activity and Relation between Fault Activity and Earthquakes in Yunnan Region

ZHANGYan1LIUJia1

1Key Laboratory of Earthquake Geodesy, Institute of Seismology,CEA,40 Hongshance Road, Wuhan 430071, China

Abstract:This paper calculates slip and pressure amounts and the cumulative amount of change for studying the fault activity characteristics in the Yunnan region, using the cross fault baseline and leveling observation data from 1982 to 2013. Combined with analyzing earthquakes at magnitude 7 and above in this region, the results show that there are obvious segmentation features during the time of fault activity in the Yunnan area, and that there are obvious differences in space activity. The relationship between faults and earthquakes mainly shows that: when the pre-earthquake fault activity is enhanced, the coseism fault activity can be changed, and the after earthquake, activity will be weakened or strengthened.

Key words:cross fault observation ;fault activity ;Yunnan region ;earthquake

收稿日期：2015-06-25

第一作者简介：张燕，博士，副研究员，主要从事地壳形变与地震预测研究，E-mail:zhwater@sina.com。

DOI：10.14075/j.jgg.2016.06.004

文章编号：1671-5942(2016)06-0485-05

中图分类号：P315

文献标识码：A

项目来源：中国地震局地震研究所所长基金(IS201326120)；中国地震局地震科技星火计划(XH14034)。