2014年鲁甸6.5级地震成因、破裂特征和余震分布特征的库仑应力作用

程佳， 徐锡伟， 刘杰

1 中国地震局地质研究所活动构造与火山重点实验室, 北京　100029 2 中国地震台网中心， 北京　100045



2014年鲁甸6.5级地震成因、破裂特征和余震分布特征的库仑应力作用

程佳1,2， 徐锡伟1*， 刘杰2

1 中国地震局地质研究所活动构造与火山重点实验室, 北京100029 2 中国地震台网中心， 北京100045

摘要根据2014年鲁甸MS6.5地震的区域构造和余震共轭分布特征，本文首先计算了1733年小江断裂带北段M7.75地震，1850年则木河断裂带M7.5地震和1974年马边MS7.1地震对鲁甸MS6.5地震震源机制解两个节面的黏弹性库仑应力作用，结果显示NNW向发生主破裂的包谷垴—小河断裂受到这3次地震，尤其是1850年M7.5地震明显的库仑应力作用，我们认为则木河断裂的高速左旋走滑运动以及7级以上强震的重复发生对于包谷垴—小河断裂的强震孕育和断裂演化方面具有促进作用；然后分析了鲁甸6.5级地震的共轭破裂与余震分布特征，并分别计算了两个共轭破裂面单独破裂对另一破裂面的库仑应力作用，结果显示NEE向破裂促进NNW向破裂的发生，而NNW向破裂后则阻碍了NEE向破裂的进一步发展，最终发展成以NNW向破裂为主的共轭破裂事件；最后计算了共轭破裂产生的库仑应力变化对余震的影响，认为位于NEE向破裂面西侧的余震集中分布主要是由于应力触发作用而形成.

关键词2014年鲁甸6.5级地震; 包谷垴—小河断裂; 库仑应力; 共轭破裂; 余震分布

1引言

2014年8月3日16时30分，在我国云南鲁甸发生了MS6.5地震，中国地震台网中心(http:∥www.ceic.ac.cn)给出的该地震震中位于103.3°E， 27.1°N， 震源深度为12 km.王未来等(2014)重新定位后给出的震中位置位于103.36°E，27.11°N.Global CMT Catalog给出的震源机制参数显示地震为走滑型地震，节面I走向71°，倾角81°，滑动角-175°；节面II走向340°，倾角86°，滑动角 -9°，标量地震矩为2.12×1018N·m(http:∥www.globalcmt.org).震后余震重新定位结果显示该地震的余震分布呈现NNW向和NEE向的共轭分布特征(王未来等，2014； Cheng et al., 2015).在破裂过程的研究方面，刘成利等(2014)给出的结果显示NNW向是主破裂面，位移主要集中在破裂面上部，最大滑动量为0.7 m，主震发生了共轭破裂；张勇等(2014)给出的破裂过程显示与昭通—鲁甸断裂走向一致的节面I可能是发震断层面，给出的震级为Mw6.1；许力生等(2014)利用宽频带勒夫波提取了视震源时间函数，分析认为83%的能量集中释放在前10 s，并发生在NNW向和NEE向两个方向上，破裂首先从NEE取向的断层开始，然后触动NNW向断层.张勇等(2015)也认为破裂首先发生在NEE向断层上，然后转到NNW向断层，62%的地震矩释放在近南北向(NNW向)断层上，其对波形拟合的贡献约60%；38%的地震矩释放在近东西向(NEE向)断层上，其对波形拟合的贡献约为40%.上述结果中NEE向是由NNW向破裂触发还是NEE向破裂触发了NNW向破裂仍然是个值得讨论的问题.

从野外地质调查结果看，Xu等(2015)在对该断裂的地表破裂考察中发现了NNW向地表破裂带，发震断层为NNW向的包谷垴—小河断裂，具有左旋走滑特征，最大位错量在0.62 m左右，显示NNW向破裂达到地表并产生了破裂，这与刘成利等(2014)结果较为吻合.从区域断裂活动特征看，包谷垴—小河断裂位于昭通—鲁甸断裂与莲峰断裂之间，而这两条断裂均受到来自大凉山次级块体南东向运动的作用，以逆冲挤压为主要运动特征(闻学泽等，2013；Cheng et al.,2015)(图1)，包谷垴—小河断裂的左旋走滑速率可能是因为这种挤压作用的不均匀而产生.这种矩震级MW小于6.5的中等地震产生地表破裂带的现象较为少见，我国大陆仅在1888年景泰M6.25地震时有过地表破裂迹象(Xu et al.，2015), 也说明包谷垴—小河断裂以浅部活动为主要特征，规模可能较小.这种规模较小的断裂也较易受到周边强震的应力触发作用而发生中强地震. 从历史强震分布看，鲁甸MS6.5地震周边7级以上历史地震主要分布在川滇菱形块体东边界安宁河断裂、则木河断裂、大凉山断裂和小江断裂带上，其中距离2014年鲁甸6.5级震中较近、强度较大且可能有明显应力影响的有1733年小江断裂带北段M7.75地震，1850年则木河断裂带M7.5地震和1974年马边MS7.1地震(程佳等，2014).上述历史地震的发生可能对鲁甸6.5级地震有一定的应力积累或释放作用，而哪些地震在这一作用中占据主要地位，对于认识鲁甸6.5级地震的成因具有重要意义.同样，对于这一问题的认识也对研究云南其它地区近年来发生的多次共轭型地震具有借鉴作用,如鲁甸周边的2012年彝良MS5.7和MS5.6双震(吕坚等，2013)以及2011年盈江地震(Lei et al.,2014; 赵小艳等，2013) .

图1　2014年鲁甸MS6.5地震周边强震分布与活动构造图 (修改自Cheng et al., 2015)Fig.1　Regional tectonic map and strong earthquakes around the MS6.5 Ludian earthquake in 2014 (Modified from Cheng et al., 2015)

针对上述问题，本文将从应力应变转换即库仑应力作用来进行讨论.在这一方面的研究中，程佳等(2014)利用弹性分层模型计算了历史强震对鲁甸6.5级地震的库仑应力作用以及该地震后续对周边断层的影响情况，而更深入的黏弹性应力作用以及在库仑应力作用方面针对断层破裂方向与破裂特征的研究尚未进行.在地震能量积累过程中，黏弹性下地壳和上地幔弛豫形变引起的持续应力作用不可忽视(万永革等，2007, 2008；程佳等，2011a；张晁军等，2008；范桃园等，2012； Freed and Lin,1998)，黏弹性下地壳可能在鲁甸6.5级地震孕育过程中具有重要的作用.鲁甸6.5级地震位于川滇块体东边界地震带附近，该地区在下地壳存在着软弱层(Zhao et al.,2008; Bai et al., 2010)，因而在计算鲁甸6.5级地震受到历史强震所引起的应力变化时，考虑中长期时间内下地壳和上地幔的黏弹性调整作用尤为重要. 本文拟采用黏弹性模型来计算1733年M7.75地震、1850年M7.5地震和1974年马边MS7.1对2014年鲁甸6.5级地震NNW向和NEE向两个破裂面的库仑应力作用情况，分析在这几次地震所引起的应力变化场中哪个破裂面更容易发生破裂；并计算单个破裂面破裂和两个破裂面同时破裂情况下各自对余震分布的控制情况；最后讨论鲁甸6.5级地震的成因、破裂特征和共轭破裂面之间应力转换的关系，为认识鲁甸地震构造成因和破裂特征提供参考.

2地壳流变模型以及强震破裂参数

在本文计算强震同震和震后所引起的应力变化过程中，使用了黏弹性应力应变程序PSGRN/PSCMP (Wang et al.,2006), 考虑了地球重力对形变场的影响，并可确保计算瞬间形变的数值稳定性(程佳等，2011a).在地壳结构的选取上，我们使用了包括弹性层上地壳和中地壳、黏弹性Maxwell体下地壳和黏弹性Maxwell体的上地幔结构(陈石等，2014)，各分层来源于王椿镛等(2002)和吴建平等(2006)对川滇地区的地震波反演结果，各层密度数据来源于陈石等(2014)，其它参数参考了程佳等(2011b)的模型，分层结果和参数见表1.

在计算强震对鲁甸6.5级地震的作用过程中，本文主要考虑了离该断层较近且震级较大的地震，即1733年M7.75地震、1850年M7.5地震和1974年马边MS7.1，这些强震的破裂参数主要来源于程佳等(2014)的数据.在库仑应力计算过程中，有

(1)

其中σf为库仑应力，τ′为滑动方向的剪应力，σn为滑动面上所受的正应力，正应力以拉张为正，本文取常见值0.4 (Lin and Freed, 2004).

表1　本研究所用的地壳与上地幔模型参数

其中G为剪切模量，η为粘滞系数，ρ为地壳岩石密度(单位：kg·m-3).

表2　历史地震破裂参数表

3历史强震对鲁甸地震震源机制两个节面的库仑应力作用

利用上述模型和参数，本文计算了1733年M7.75地震、1850年M7.5地震和1974年马边MS7.1对GCMT给出的2014年鲁甸6.5级地震震源机制两个节面的同震和震后应力触发作用，其中节面Ⅰ走向340°,倾角86°，滑动角-9°，节面Ⅱ走向71°，倾角81°,滑动角为-175°. 主震震源深度为12 km，因此我们选择了常用的10 km处的库仑应力变化特征来显示.图2给出了历史地震所引起10 km处的库仑应力变化情况，其中图2a和图2b分别为历史地震对鲁甸地震NEE向和NNW向节面的同震库仑应力作用，图2c和图2d分别为历史地震对鲁甸地震NEE向和NNW向节面震前的黏弹性库仑应力作用.

从图2a给出的历史强震对NEE向节面的库仑应力分布情况看，鲁甸6.5级地震位于负值区，3次强震对这一节面的能量积累有负影响作用；而从图2b给出的3次历史强震对NNW向节面的库仑应力分布情况看，鲁甸6.5级地震余震区南段位于负值区，北段位于正值区， 震中点(103.36°E，27.11°N)位于余震分布区北端，其所受到的库仑应力值为0.0094 MPa；从黏弹性库仑应力结果看(图2c和图2d)，随着时间的推移和黏弹性下地壳作用的增强，历史地震对周边断层的影响逐渐增大，范围也有小幅度的变化，其中NEE向节面所受到的应力值仍为负值，而NNW向节面受到的库仑应力正值也在逐渐增大，震中点(103.36°E，27.11°N)处的库仑应力变化最为显著，约为0.04 MPa，显示在下地壳黏弹性层连续作用下鲁甸6.5级受到1733年M7.75地震、1850年M7.5地震和1974年马边MS7.1的库仑应力作用逐渐增强. 从上述结果看，周边最显著的3次历史地震对NNW向节面能量积累的促进作用大，而对NEE向破裂有抑制作用；从NNW向受到库仑应力的分布特征看，鲁甸6.5级震中点所在的余震分布区北段位于库仑应力增强区，也与赵旭等(2014)给出的鲁甸地震破裂沿着NNW节面从北向南传播的研究结果具有一致性，即鲁甸6.5级余震区北端震中附近在受到3次历史地震的黏弹性应力触发作用下破裂，并自北向南发展.图3给出了鲁甸6.5级地震震中10 km处受到库仑应力的时间变化曲线图，可以看出其主要受到了则木河断裂1850年M7.5地震的影响，这次地震对鲁甸地震作用较为明显.因此从上述结果可以看出，位于包谷垴—小河断裂上的鲁甸地震NNW向破裂面主要受到了1850年M7.5地震的应力触发作用，而1733年M7.75和1974年MS7.1地震对鲁甸6.5级地震库仑应力影响值较弱.上述结果显示在历史强震引起的应力变化场中2014年鲁甸地震的NNW向破裂面更易发生破裂，其主要受到了则木河断裂带1850年M7.5地震的作用.

图2　2014年鲁甸6.5级震源机制两个节面所受到历史强同震和黏弹性库仑应力作用(a) NEE节面所受同震库仑应力作用； (b) NNW节面所受同震库仑应力作用； (c) 鲁甸地震前NEE节面所受黏弹性库仑应力作用；(d) 鲁甸地震前NNW节面所受黏弹性库仑应力作用.Fig.2　Coseismic and Postseismic coulomb stress changes of the historical earthquakes on the two nodal plane of the MS6.5 Ludian earthquake(a) Coseismic coulomb stress change on the NEE nodal plane; (b) Coseismic coulomb stress change on the NNW nodal plane; (a) Postseismic coulomb stress change on the NEE nodal plane before Ludian earthquake; (b) Postseismic coseismic coulomb stress change on the NNW nodal plane before Ludian earthquake.

图3　2014年鲁甸6.5级地震NNW向节面在震中处所受到历史强震库仑应力随时间变化图Fig.3　Time series of the Coulomb stress changes by the historical earthquakes on the NNW nodal plane at the epicenter of the Ludian earthquake

综上所述，鲁甸6.5级地震NNW向破裂面所在的包谷垴—小河断裂位于昭通—鲁甸断裂与莲峰断裂之间且垂直于这两条断裂，包谷垴—小河断裂的形成主要是由于逆冲断裂带在该断裂两侧速率不均而导致(徐锡伟等，2014；程佳等，2014).则木河断裂带1850年M7.5地震对鲁甸6.5级地震的应力作用则加速了NNW向包谷垴—小河断裂的破裂，尤其是则木河断裂具有左旋走滑速率为6.4±0.5 mm·a-1左右的高速运动(徐锡伟等，2003；王阎昭等，2008)和以3000年左右为复发间隔的多次7级地震事件(田勤俭等，2008)，这种加速作用一直在持续发生.因此，则木河断裂带的高速左旋运动特征和7级以上强震作用，在包谷垴—小河断裂的演化和中强震的发生中具有明显的促进作用.

4鲁甸6.5级地震余震分布特征与两个破裂面之间的作用

在余震序列的研究中，重新定位结果给出的余震呈现沿着NNW向和NEE向共轭分布特征(王未来等，2014；张广伟等，2014).根据王未来等(2014)给出重新定位后的余震分布特征(图4)，余震区大致可以分为3个部分(图4a)，余震区Ⅰ主要以NNW向分布为主，余震分布密集，各时段余震均有分布；余震区Ⅱ分布也较为密集，余震以NEE向排列，序列早期活动主要发生在主震周围，其后逐渐向西发展，在与余震区Ⅲ交界处逐渐减弱；余震区Ⅲ余震分布密集程度较前两个余震区低，且排列与余震区Ⅱ有所差异，以近E-W向分布为主要特征.图4b给出了余震区Ⅱ和余震区Ⅲ两个区域中余震深度随经度的变化情况，其中余震区Ⅲ的深度明显较余震区Ⅱ浅，且在两个余震区交界处有明显的跳跃; 图4c给出的余震区Ⅰ中余震深度随纬度变化中，深度自南向北逐渐加深，在北端达到15 km左右.从整个余震分布看，余震序列中较大余震主要发生在主震东侧附近区域，包括了8月3日19时07分MS3.9、8月3日22时28分MS4.0和8月4日3时30分MS4.2地震(图4和表3)，而在主震西侧3天内发生的3级以上强余震只有8月6日6时33分MS3.5.

图4　鲁甸6.5级地震余震序列展布与较大余震的震源机制解(a) 余震序列空间展布情况与较大余震震源机制解； (b) 余震区II和III深度随经度变化图；(c) 余震区I经度随深度变化图.(余震重新定位数据来源于王未来等，2014).Fig.4　Aftershock distribution and focal mechanisms of the major aftershocks(a) Aftershock distribution and focal mechanisms for the major aftershocks; (b) Depth of the aftershocks along the longitude in area Ⅱ and area Ⅲ; (c) Depth of the aftershocks along the latitude in area Ⅰ.

根据前述结果和地表破裂资料，NNW向破裂可确定为2014年鲁甸6.5级地震的主破裂单元，而NNW向破裂和NEE向破裂的先后顺序也同样需要深入分析，本文结合两个节面相互之间的库仑应力作用来探讨这一关系.在这一库仑应力计算过程中，最重要的问题是两个平面的破裂参数，这与主震震源机制解给出的两个节面参数有一定的区别，因为主震震源机制解给出的是综合整个地震破裂过程的结果，包括了NEE向破裂和NNW向破裂，因此我们没有使用主震两个节面参数，而是使用了主震发生后发生在两个破裂面上的早期强余震的震源参数.表3给出了地震发生后3天内发生的3级以上强余震的震源机制解(韩立波等，个人通讯)，震源机制解中震中位置与王未来等(2014)一致，反演使用了CAP算法, 主要反演过程类似于Han等(2014). 从这些震源机制解可以看出，8月3日19时07分MS3.9和8月4日3时30分MS4.2两个地震的一致性较好，深度分别为8 km和 12 km，明显小于余震区II的最大深度15km，如果位于图4中NEE向余震区Ⅱ，那么这两次地震应该位于余震区Ⅱ中间，而不是余震区II的以南，由此认为这两个余震位于NNW向破裂面上，根据余震是迟滞主震破裂的障碍体的后续破裂所致，本文将主震发生后2.5 h后发生的8月3日19时07分MS3.9的震源参数作为NNW向破裂面的破裂参数；NEE向的破裂参数则使用了8月6日6时33分MS3.5余震的震源参数.

根据上述特征，本文计算了主震破裂后对余震的影响情况.在此计算过程中，我们使用了3种震源模型: 1) 破裂只发生在NNW向破裂面上； 2) 破裂只发生在NEE向破裂面上； 3) 破裂同时在两个共轭破裂面上.其中NNW向破裂和NEE向破裂长度主要根据1 h内的余震分布特征得到，分别为12 km和4 km(图4a)；深度15 km则根据余震深度分布特征给出(图4b、4c)，两个共轭破裂均破裂至15 km左右；对于两个平面的平均位错量的选取上，根据刘成利等(2014)给出的断层破裂模型两个破裂面最大位错分别为70 cm与45 cm左右，平均位错量的比值也大致在70∶45左右，最终代入平均位错与标量地震矩的公式(2)，得到各计算破裂面的参考平均位错.主要破裂参数见表4.公式为

(2)

其中μ为弹性地壳层的刚度，本文取3×1010N·m-2，L为破裂长度，W为破裂宽度，D为平均位错.

表3　鲁甸地震强余震震源机制参数(韩立波，个人通讯)

表4　鲁甸地震3种破裂模型参数表

图5给出了三种模型的计算结果，其中图5a为NNW向单独破裂时所产生的库仑应力对NEE向破裂面10 km处的影响，可以看出NNW向单独破裂产生的库仑应力对NEE向破裂面上余震的控制作用较弱，很难触发NEE向破裂.图5b为NEE向单独破裂时所产生的库仑应力对NNW向破裂面10 km处的影响，可以看出NEE向单独破裂产生的库仑应力作用在NNW破裂面上均为正值，且大于0.01 MPa的触发中强地震的阈值(Stein, 1999)，NEE向破裂有助于NNW向破裂的产生和发展.图5c给出了两个共轭面均发生破裂后对NEE向破裂面10 km处的触发作用，这种作用对余震的控制作用明显，从结果看共轭破裂后余震区III位于库仑应力增强区，该增强区余震分布密集且在深度上与余震区Ⅱ具有明显差异，可见该余震区主要由破裂后库仑应力增强而触发；昭通—鲁甸断裂带上发生的2012年9月7日MS5.6、MS5.7和2004年8月10日MS5.6地震震源机制解可以显示该断裂也具有右旋走滑特征，因此图5c也显示了鲁甸断裂带对断裂南侧附近的昭通—鲁甸断裂带具有地震能量减缓作用，鲁甸6.5级地震没有激发该断裂带的小震活动.图5d 给出了两个共轭面均发生破裂后对NNW向破裂面10 km处的触发作用，其引起的库仑应力增强区主要分布在余震区Ⅲ和余震区Ⅰ的南端; 其中余震区Ⅲ内不仅存在NEE向小断裂而且也可能存在NNW向小断裂，因此该余震区余震密集程度较高; 余震区Ⅰ的南端库仑应力增强区只有少量余震分布，可能与包谷垴—小河断裂的规模有关，因为该断裂尚未能在切穿昭通—鲁甸断裂带后大规模往南发展.

综合上述计算结果，我们认为鲁甸6.5级地震主要发生在NNW向破裂面上，但从过程上看，破裂可能首先开始于NEE向，NEE向破裂触发了NNW向破裂，这与张勇等(2015)和许力生(2014)的结论较为吻合；余震区Ⅲ主要受到了两个共轭破裂面的触发作用而发生了余震集中分布.

5讨论与结论

5.12014年鲁甸地震发生的大凉山次级块体内部，该次级块体不仅受到了川滇块体在安宁河断裂带上的挤压作用，还受到了巴颜喀拉块体在龙门山断裂带上的挤压作用(程佳等，2014; 徐锡伟等，2014；Cheng et al., 2015)，块体内部NEE向和NNW向两组断裂地震活动较为明显，2014年鲁甸6.5级地震主要是这两组断裂发生相互作用共同破裂的结果.这种现象也在其它地区普遍存在，如2013年、2014年云南盈江地区的多次地震活动，其主要与青藏高原东部的下地壳流动(Bao et al.,2015)以及缅甸弧附近印度板块的深俯冲作用(Lei et al., 2009, 2014) 有关.

5.2针对鲁甸6.5级地震的共轭破裂特征，本文从黏弹性应力触发角度讨论了历史强震对2014年鲁甸6.5级地震的库仑应力作用，从计算结果看1733年M7.75地震、1850年M7.5地震和1974年马边MS7.1对2014年鲁甸6.5级地震的NEE向破裂面具有减缓作用，而对NNW向破裂的能量积累具有促进作用，该作用主要来自于则木河断裂带1850年M7.5地震，该地震发生后所引起的鲁甸6.5级地震NNW向破裂面上的库仑应力值抵消了1733年M7.75地震的负值作用并转变为0.013 MPa的正值，明显大于可触发中强地震的阈值0.01 MPa，此时并未发生破裂；而在黏弹性下地壳持续作用下该值逐渐增强，一直到2014年该值达到0.04 MPa才发生了鲁甸6.5级地震，表明地震破裂主要能量来自于自身积累.另外，则木河断裂带上较少发生强震，其中1850年M7.5地震的复发周期达到了3000 a(田勤俭等，2008)，而在这期间1733年M7.75地震所在的小江断裂带北段则发生频繁中强地震，以及诸如1974年马边MS7.1等其它强震，都一定程度上缓解了NNW向包谷垴—小河断裂带的地震能量积累作用.从整体上看，1850年M7.5地震对这一断裂带上的黏弹性库仑应力作用最为明显，不仅可以确定该地震对于2014年鲁甸地震具有促进作用，也可以推断则木河断裂带同等规模强震的重复发生很可能在包谷垴—小河断裂的演化和发展中起到了明显的促进作用.

5.3从本文计算的鲁甸6.5级地震发生的三种破裂模式看，NNW向首先破裂很难引起与之共轭的NEE向破裂面的活动，而NEE向率先破裂后则易于触发NNW向断层的破裂，鲁甸6.5级地震的破裂过程很可能就是NEE向破裂面积累能量后发生地震并释放能量，然后触发了NNW向断层的破裂；由于NNW向断层已经历了相当长时间的能量积累作用以及周边历史强震的促进作用，NNW向断层破裂被触发后就成为这次地震的主要破裂面并释放大部分能量，而NNW向断层的错动所引起的库仑应力作用则减缓了NEE向破裂的进一步发展.另外由于包谷垴—小河断裂规模有限，受到触发并引起地震后，地震能量主要仍集中在浅部，因此该地震的破坏性也较强. 从余震分布特征看，余震区主要包括了NEE向破裂面、NNW向破裂面以及NEE向破裂面西侧的余震区Ⅲ，余震区III在两个共轭面破裂时，其内部的NEE向小断裂和NNW向小断裂均受到了正的库仑应力作用，因此形成了较为密集的余震集中区；同样由于包谷垴—小河断裂规模有限，虽然鲁甸6.5级地震破裂面切穿了昭通—鲁甸断裂，但能量主要集中在了震中附近，而未在NNW向破裂面南端触发出一定数目的小震.

5.4从整个应力触发的计算过程看，不可避免的存在着误差，其中云南地区的地壳结构复杂，地震测深、层析成像和接收函数等研究结果显示的中上地壳波速结构明显的横向变化特征(王椿镛等，2002; 吴建平等，2006； Zhao et al.,2008)，介质密度和波速等参数的变化，沉积盆地和深大断裂的区域分布等因素都或多或少地影响结果，这些特征在地球物理实际探测本身也很难在微观尺度上进行把握，对于本文而言，我们计算了10 km处的库仑应力，这一部位所受的应力特征的敏感性则主要来源于断层破裂特征、中下地壳平均粘弹性系数以及接收断层参数特征(Freed and Lin, 1998)，因此本文则主要集中在对这些敏感性高的参数的选取上.基于上述讨论，可以得到如下结论： 2014年鲁甸6.5级地震受到了主要来自于则木河断裂带上1850年M7.5地震的应力作用并积累地震能量，高速左旋走滑并重复发生7级以上强震的则木河断裂对于由于逆冲速率不均而形成的包谷垴—小河断裂强震孕育和断裂演化方面具有一定的促进作用；在鲁甸6.5级地震的共轭破裂中，NEE向的破裂面首先发生破裂并触发NNW向包谷垴—小河断裂发生破裂，NNW向破裂反过来又阻碍了NEE向破裂的进一步发展，最终该地震发展成以NNW向破裂为主的共轭破裂；余震区包括了两个共轭破裂面上的余震集中区和NEE向破裂西侧的余震集中区，该集中区内NEE向小断裂和NNW向小断裂均受到了应力触发作用而形成了余震集中分布特征.

致谢感谢两位审稿专家提出的宝贵意见，感谢中国地震局“云南鲁甸6.5级地震专题研究”项目吴忠良教授、蒋长胜研究员对本工作的支持，感谢中国地震局地球物理研究所房立华博士提供了余震重新定位结果以及韩立波博士提供的余震震源机制解，感谢北京大学张勇教授提供的断层破裂模型和相关讨论；图形绘制采用了GMT程序(Wessel and Smith.,1998).

References

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(本文编辑刘少华)

基金项目国家自然科学基金(41404043)、中国地震局地震科技星火项目(XH15047Y)和中国地震局“云南鲁甸6.5级地震专题研究”共同资助.

作者简介程佳，男，中国地震局地质研究所在读博士研究生，中国地震台网中心副研究员，主要从事活动构造、地壳形变、强震模拟和预测方面的研究工作．E-mail:Chengjiajc@gmail.com E-mail:xiweixu@vip.sina.com

*通讯作者徐锡伟，男，中国地震局地质研究所研究员，主要从事活动构造及其在减轻地震灾害中的应用方面的研究工作．

doi:10.6038/cjg20160214 中图分类号P315

收稿日期2015-05-06，2015-11-18收修定稿

Cause and rupture characteristics of the 2014 LudianMS6.5 mainshock and its aftershock distribution using the Coulomb stress changes

CHENG Jia1,2, XU Xi-Wei1*, LIU Jie2

1KeylaboratoryofActiveTectonics&Volcano,InstituteofGeology,ChinaEarthquakeAdministration,Beijing100029,China2ChinaEarthquakeNetworksCenter,Beijing100045,China

AbstractThe MS6.5 Ludian earthquake in 2014 occurred in a complex tectonic region with aftershocks distributed on two conjugated fault planes. To study this detailed rupture characteristic and the tectonic regime of the earthquake, we first calculated the viscoelastic coulomb stress changes of the three nearby historical earthquakes on the two nodal planes of the MS6.5 Ludian earthquake, including the 1733 M7.75 earthquake on the Xiaojiang fault, the 1850 M7.5 earthquake on the Zemuhe fault, and the 1974 MS7.1 Mabian earthquake. The results show that the NNW rupture plane, the Baogunao-xiaohe fault, received the obvious positive coulomb stress changes caused by the 1850 M7.5 earthquake on the Zemuhe fault. While the NNE rupture plane obtained negative coulomb stress changes by the three earthquakes. We considered the high left-lateral slip behavior and repeated strong earthquake activities of the Zemuhe faults promoted the formation and strong earthquake activities of the Baogunao-Xiaohe fault. Then we analyzed the characteristics of the aftershock distribution on the conjugated rupture planes. After dividing the Ludian earthquake into 2 separate events on each of the rupture plane, we calculated the coulomb stress changes of the 2 events on the other conjugated fault plane, respectively. The results show the rupture of the NEE plane activated the dislocation of the NNW plane, while the dislocation of the NNW plane obstructed the further movement of the NEE plane. And the Ludian earthquake in 2014 behaved as a mainly NNW-ruptured event with conjugated aftershock distribution. Finally, we calculated the coulomb stress changes on the aftershocks by the mainshock. And the results show the aftershocks clustered in the area west to the NEE rupture plane were triggered by the MS6.5 Ludian earthquake.

KeywordsLudian earthquake; Baogunao-Xiaohe fault; Coulomb stress change; Conjugated ruptured earthquake; Aftershock distribution

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