鲁甸地区地震活动及地震构造环境

常玉巧+谢英情++张彦琪++李雷++吴荣帮++于江++罗伟东

摘要：分析2017年鲁甸MS49地震等震线特征、震源机制解及余震序列特征，从地震序列和震源机制解两方面，分析昭通—鲁甸断裂带及邻区地震类型分布特征；结合野外活动断裂考察成果及前人的研究成果，探讨了昭通—鲁甸断裂带及邻区地震构造环境。初步认为，鲁甸MS49地震可能不是鲁甸MS65地震的强余震。昭通—鲁甸断裂带及邻区地震类型分布受区域断裂控制明显，具有有利的孕震构造环境。

关键词：鲁甸MS49地震；昭通—鲁甸断裂；震源机制解；地震类型；孕震构造环境

中图分类号：P31522文献标识码：A文章编号：1000-0666（2017）02-0286-09

0引言

2017年2月8日19时11分，云南省昭通市鲁甸县发生了MS49地震，震中位于（2707°N，10336°E），震源深度10 km。现场烈度与震害调查结果显示，此次地震烈度最高为Ⅵ度，等震线形状呈椭圆形，长轴走向为NE向，灾区总面积约190 km2。

2017年鲁甸MS49地震发生在南北地震带中南段，川滇交界东段小江断裂带东侧的NE向昭通—鲁甸断裂带上。该构造带及其邻区是一个地震活动非常活跃的地区，2014年8月3日鲁甸MS65地震是该区2000年以来发生的最大地震，给灾区造成了重大的人员伤亡和财产损失（李西等，2014；张彦琪等，2015，2016；张广伟等，2014）。大量研究表明，鲁甸MS65地震的发震断层为北西走向的包谷垴—小河断裂（徐锡伟等，2014a，b；李西等，2014，2017；Li et al，2015；常玉巧等，2016）。鲁甸MS49地震发生在NW向包谷垴—小河断裂与NE向昭通—鲁甸地震交汇处，那么此次地震是否为鲁甸MS65地震的强余震？该地震的发生对鲁甸地区未来地震趋势的判定有何启示？

本文重点分析鲁甸MS49地震等震线、震源机制解及其余震序列特征，初步探讨此次地震与2014年鲁甸MS65地震的关系。分析昭通—鲁甸断裂带及其邻区历史中强地震序列及震源机制解特征，并结合活动断裂考察成果及前人的研究成果等，探讨鲁甸震区地震活动特征及昭通—鲁甸断裂带及邻区的孕震构造环境。

1区域构造背景

鲁甸震区位于川滇块体东侧，大凉山次级块体南缘，属于南北地震带的中南段，是中国大陆内部地震活动最强的地区之一（常祖峰等，2014；李西等，2014）。区内构造背景复杂，受NW向区域构造应力场控制明显（阚荣举等，1977，1983；韩德润，1993；侯治华等，2004；李西等，2014，付芮等，2015），断裂构造发育，主要有NE向、近SN向和NW向多组断裂构造。其中，NE向的莲峰断裂、昭通—鲁甸断裂为本区主要断裂构造（李西等，2014）。

昭通—鲁甸断裂带是一条以挤压逆冲为主的区域性大断裂（闻学泽等，2013；常祖峰等，2014），由前缘主断裂彝良—会泽断裂，反冲断裂龙树断裂、洒渔河断裂以及中央断裂昭通—鲁甸断裂组成（图1）。上述断裂走向NE，且均表现为逆冲兼右旋走滑活动特征（闻学泽等，2013；常祖峰等，2014）。昭通—魯甸断裂倾向NW，龙树断裂和洒渔河断裂2条反冲断裂倾向SE。龙树断裂、洒渔河断裂和昭通—鲁甸断裂3条断裂组成右阶斜列花状逆冲断裂系，构成以挤压逆冲为主的区域性大断裂。在卫星影像上，断裂带线性特征清楚，控制了昭通、鲁甸等新生代盆地的发育（常祖峰等，2014；李西等，2014）。常祖峰等（2014）认为，昭通—鲁甸断裂和龙树断裂皆在晚更新世—全新世具有明显活动性；洒渔河断裂最晚活动是在晚更新世时期。

[JP2]李西等（2014）进行鲁甸MS65地震科考时，在光明村多个断层剖面及槽谷中，发现了NE向昭通—鲁甸断裂的右旋走滑新活动痕迹。另外，笔者与课题组在2016年开展的昭通—鲁甸断裂野外考察工作中，也观察到了该断裂中—晚更新世活动的痕迹。同时，在新棚子地区探槽剖面上观察到一条活动痕迹明显的逆冲断裂，产状为330°∠74°，推测可能是昭通—鲁甸断裂。该断裂明显切割晚第四纪地层，表明昭通—鲁甸断裂具有晚第四纪活动特征，具体活动时代有待测年结果的确定。

与昭通—鲁甸断裂带相交的NW走向的包谷垴—小河断裂是鲁甸MS65地震的发震断裂（金明培等，2014；赵小艳等，2014；张广伟等，2014；张振国等，2014；石磊等，2014；李西等，2014，2017；邵崇建等，2015；何骁慧等，2015；程佳等，2016），断裂走向约330°，倾角较陡，倾向SW-SWW，具有左旋走滑性质，总长约40 km，由数条断续展布的断裂组成。该断裂具有晚第四纪活动特征，局部为晚更新世活动（徐锡伟等，2014a，b；李西等，2014；常祖峰等，2014；张彦琪等，2016；赵小艳，孙楠，2014；王腾文等，2015）。[JP]

[BT（12+*2/3]2鲁甸MS49地震特征

21烈度与余震分布[BT）][JP2]

鲁甸MS49地震的应急与现场烈度调查结果表明，此次地震烈度最高为Ⅵ度，等震线形状呈椭圆形，长轴走向为NE向（图2）。从鲁甸MS49地震烈度图等震线形状来看，长轴为NE向、椭圆状。[JP]

截至2月15日，鲁甸49级地震序列共发生地震44次（含主震），其中M00～19地震31次、20～29地震11次、30～39地震1次、40～49地震1次。余震主要沿NE向展布，主要分布于烈度圈的NE侧，最大的余震为30级，其震中位置位于主震震中NE向（图2）。鲁甸MS49级余震序列的分布特征显示，NE向为能量释放的主要方向。

22震源机制解结果

表1为2014年鲁甸MS65和2017年鲁甸MS49地震的震源机制解结果。表中由中国地震局滇西地震预报实验场给出的MS49地震震源机制解的节面走向显示此次地震可能与NEE向或SSW向能量的释放有关，皆以走滑运动为主。其中，节面Ⅰ走向与宏观烈度调查所得的等震线长轴方向最为接近（图2）。

表1中，分别列出中国地震局滇西地震预报实验场、何骁慧等（2015）以及美国地质调查局（USGS）（张勇等，2014）给出的鲁甸MS65地震震源机制解结果。其中，美国地质调查局（USGS）与滇西实验场给出的2017年鲁甸MS49地震震源机制解两节面极为相近。其中，NE向节面与昭通—鲁甸断裂的走向大体一致（闻学泽等，2013）；NW向节面对应NW向的包谷垴—小河断裂（何骁慧等，2015）。

根据震源机制解的结果，发现两次鲁甸地震的不同之处在于，2014年鲁甸MS65地震破裂方向沿NW向节面的拟合程度优于NE向节面（何骁慧等，2015），而2017年鲁甸MS49地震等震线长轴走向为NE向。

3区域地震类型特征

地震类型是研究地震活动性的重要参数，影响地震类型的主要因素有震区介质状态、动力过程和发震断层几何性状（皇甫岗等，2007）。地震序列类型与震源构造环境的不均匀程度存在密切关系（韩志军等，2003）。地震的震源机制携带着应力场和震源破裂错动的信息，与震源断层的力学性质和动力学特征相关，是了解区域应力场和地震成因的有效途径之一（郭祥云，2014）。为了探讨昭通—鲁甸断裂带及其邻区的孕震环境，本文从地震序列类型和震源机制解两个方面研究该区的地震类型。分析了1990年以来在该区发生的M≥50地震的地震序列类型和震源机制解特征（表2、3，图3），总结昭通—鲁甸断裂带上地震序列类型的分段差异性及其震源机制解分布特征，进一步探讨该区的孕震构造环境。

31地震序列类型分布

地震序列类型研究有助于地震趋势及区域地震活动性的判定（皇甫岗等，2007）。昭通—鲁甸断裂带附近地震频发，特别是2000年以来，中强地震明显增多（表2）。区内1900年以来典型中强地震震中分布图显示，昭通—鲁甸断裂带及邻区的中强地震主要分布于NE向与NW向断裂交汇处（图3）。据此，大体上可以将断裂带附近的中强地震划分为4个震中区，分别为永善—盐津震中区，大关—彝良震中区，昭通—鲁甸震中区和东川—巧家震中区（图3阴影）。其中，永善—盐津震中区位于莲峰断裂带北端，其它3個震中区位于昭通—鲁甸断裂带上（图3）。

从地震序列类型来看，该区地震主要为主震-余震型。但永善—盐津震中区、大关—彝良震中区、昭通—鲁甸震中区均分布有双震型地震，分别为2006年盐津2次MS51地震、2014年永善MS53和MS50地震、2012年云南彝良MS57和MS56级地震、2003年鲁甸MS51和MS50地震。与滇东地区以主震—余震型为主兼具双震型的地震类型一致。

从构造位置上看，以NW向包谷垴—小河断裂为界，昭通—鲁甸断裂带附近的地震序列类型存在明显分区。NE段以主震-余震型为主，兼有双震型；SE段总体表现为主震-余震型。

32震源机制解分析

昭通—鲁甸断裂带是一条比较活跃的重要活动断裂，2000年以来断裂带两侧中强地震频发。本文收集了2000年以来该区中强地震的震源机制参数，并参照三角形分类图解法对这些地震的震源机制解进行力学机制归类（李亚敏等，2008）。结果表明，该区中强地震以走滑型地震为主，部分兼具逆冲性质（表3）。

从构造位置来看，昭通—鲁甸断裂带及邻区中强地震震源机制类型的分布具有明显的分区，受区域活动断裂控制明显。断裂带NE段以走滑兼逆冲型地震为主，SW段以走滑型地震为主。整体而言，逆冲分量由NE向SW逐渐变弱。NE端永善—盐津震中区逆冲分量最强，SW端与小江断裂带交汇处基本为走滑型，而中段大关—彝良震中区和昭通—鲁甸震中区两类兼具。以上表明震源机制解的分布和变化与地震序列类型具有很好的对应关系。

4讨论与结论

41讨论

2017年鲁甸MS49地震发生在昭通—鲁甸断裂SW段和NE段结合部位，也是NE向断裂和NW向断裂的交汇地带，是应力最容易集中的地方。张勇等（2015）通过近、远震数据的联合反演，认为2014年鲁甸MS65地震是在NW-SE向主压应力和NE-SW向主张应力的应力场作用下发生的一次共轭断裂先后破裂引起的地震事件。研究结果认为，NE向的右旋走滑断裂（昭通—鲁甸断裂）先破裂，随后触发了NW向左旋走滑断裂（包谷垴—小河断裂）的破裂，导致NE向断裂东段进一步闭锁。昭通—鲁甸断裂带东段在2014年鲁甸MS65地震后闭锁而使得原先积累的能量未能释放完全，MS49地震的发生可能是这部分能量因构造活动等原因解锁而重新释放的结果。但由于两次地震等震线特征、余震序列分布及震源机制解存在很大差异，因此，笔者认为鲁甸MS49地震可能不属于鲁甸MS65地震的强余震。

411区域构造应力场

震源机制解是岩石圈脆性层应力状态的客观反映（刘平江等，2007；唐渊，刘俊来，2010）。由于多个地震的P、B、T轴在一定条件下（断层面的取向有随机性、地震散布于全区等）可平均反映某地区构造应力场的最大、中等、最小主压应力的方向（许忠淮等，1983）。根据震源机制解的P、B、T轴推断应力场主轴方向是一种常用的简便方法（武敏捷，2006）。

2000年以来昭通—鲁甸断裂带及邻区中强地震震源机制解显示，主压应力方向为NW-SE向，主张应力方向为NE-SW向（表4、图4），与区域现代构造应力场是一致的。其中，P轴倾角较稳定，近于水平；T轴倾角北东段陡，南西段缓；B轴在彝良以北东倾角约30°，至鲁甸往南西变为近直立。P、T轴倾向区域变化明显，P轴北东段（永善和盐津地区）倾向NW，往南西转为倾向SE；T轴则由倾向SW变为倾向NE（表4、图4）。根据主应力轴的分布特征及历史中强地震震源类型特征，推测可能在区域应力场的作用下，整个川滇块体向 SE滑移过程中，在昭通—鲁甸断裂带及邻区受到稳定华南地块的阻挡，造成该区活动断裂表现为NE 向走滑为主兼具逆冲性质。同时，由于阻挡作用的差异，以及小江断裂带走滑活动的影响，导致昭通—鲁甸断裂带及邻区所属的滇东块体逆时针扭转（林向东，2009）。

412孕震构造环境

印度板块持续向欧亚板块的北东向俯冲碰撞为川滇地块现今的SSE向沿喜马拉雅东构造结顺时针旋转提供动力来源。川滇地块、松潘地块和华南地块的相互运动表现为华南地块以稳定被动地块的形式阻挡着松潘地块、川滇地块的E向和SSE向挤压，这种相互运动及阻挡使得块体边界断裂带上应力不断积累，最终以地震的形式释放能量。因此，边界断裂带上及断裂交汇部位地震频发（李西，2015）。近年来昭通—鲁甸断裂带及邻区中强地震频发，断裂带上分布的地震以右旋走滑断层为主，受川滇地块与坚硬的华南块体的共[JP2]同影响，逆冲分量沿NE向逐渐增加（李君，2016）。

川滇块体的 SE 向滑移在莲峰、昭通—鲁甸断裂附近受到稳定华南地块的抵挡，致使这2条断裂带发生显著NE 向右旋错动与逆冲作用。这正是该区震源机制解主要表现为右旋走滑兼逆冲特征的构造因素（罗钧，2013）。

受小江断裂带具备较大应变积累影响，加上该断裂带和周边区域地壳速度偏低，强度相对较小，处于应力和应变的集中区域，昭通—鲁甸断裂带的活动性，值得重点关注（徐涛等，2014）。

李大虎（2016）通过视密度反演与P波速度结构研究结果表明，昭通—鲁甸断裂北段（鲁甸—彝良段）上地壳深度范围内的介质较南段坚硬，有利于应力积累，具有强震/大震危险背景。鲁甸震源体下方壳内低速层的存在可能使得其上覆脆性上地壳物质易于构成应力集中，易于形成强震，这正是昭通—鲁甸断裂带中强震孕育和发生的深部构造背景（李大虎，2016）。

重力研究结果显示的密度结构（陈石等，2014）、GPS监测反映的应变速率（闻学泽等，2013）、噪声成像给出的面波群速度（鲁来玉等，2014）以及地壳精细结构显示的地壳厚度和泊松比变化（王兴臣等，2015）等研究结果都表明，青藏高原下地壳物质在向SE运移的过程中受到昭通—鲁甸断裂SW段和NE段的阻挡作用有所差异，SW段的阻挡作用较弱，NE段的阻挡作用较强。使得昭通—鲁甸断裂NE段对青藏高原下地壳物质向SE运移有较强的阻挡作用，有利于应变能的积累。这些特征表明，昭通—鲁甸断裂NE段与SW段地壳物质组分存在较大差异，结合该地带是应力积累的理想场所（王兴臣等，2015），为鲁甸MS49地震乃至鲁甸地区的中强地震的孕育提供了环境。

综上，昭通—鲁甸断裂带及邻区构造位置特殊，地震构造背景复杂。川滇地块南南东向运动为其提供了活动和变形的动力来源，深部低速层的存在以及地壳物质的差异性等特征为区域地震孕育与发生提供了有利的深部构造环境。

413地震活动性

通过对地震序列和震源机制特征分析表明，昭通—鲁甸断裂带及邻区地震类型存在明显分区，主要受区域断裂控制。昭通—鲁甸断裂带及邻区位于川滇块体东侧、大凉山次级块体南缘、川滇块体与华南块体的交界带上。青藏高原物质向东流动，受到坚硬的华南块体的阻挡而转向，致使川滇块体向SE、SSE方向移动并发生顺时针旋转，形成了一系列NE向右旋走滑兼具逆冲的活动构造带，如莲峰断裂带、昭通—鲁甸断裂带和会泽—彝良断裂带等（李君等，2016；罗钧等，2014）。从而形成了以走滑型和走滑兼逆冲型地震的震源机制解特征。地壳物质的不均匀，导致块体不同部位遭受不同的构造变形，在相对软弱地带，应力容易集中，沿块体运动方向形成NW向活动断裂。区域上形成NE向与NW向断裂网格状交错的构造格局，断裂交汇处成为区域地震孕育的有利场所。地震序列和震源机制解的分布特征很好地说明了这一点。

在鲁甸MS49地震发生后仅32天，2017年3月12日20时21分鲁甸再次发生MS45地震，震中位置为（2709°N，1034°E），震源深度10 km。可见，鲁甸地区地震活动异常活跃，值得重点关注。

42结论

通过2017年鲁甸MS49地震等震线长轴方向、震源机制解、余震分布等特征以及昭通—鲁甸断裂带及邻区地震类型特征分析，得出以下结论：

（1）等震线长轴方向、震源机制解、余震序列分布等特征表明鲁甸MS49地震可能不属于鲁甸MS65地震的强余震。

（2）据历史中强地震震中分布特征，将昭通—鲁甸断裂帶及邻区划分为永善—盐津震中区、大关—彝良震中区、昭通—鲁甸震中区和东川—巧家震中区4个震中区。震源机制解的分布和变化与地震序列类型具有很好的对应关系，受区域活动断裂控制明显。

（3）昭通—鲁甸断裂带及邻区构造位置特殊，地震构造背景复杂。区内NE向与NW向活动断裂交错，断裂交汇处成为有利的地震孕育场所。

笔者还注意到，川滇地区在1040°E线上中强地震震中成串分布，几乎为等间距出现（图3），往南会泽地区亦有该现象。此现象只是巧合，还是与区域未知构造存在某种内在联系，有待进一步研究。

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