2012年6月24日寧蒗-鹽源M S 5.7地震發(fā)震構(gòu)造芻議

常祖峰 楊盛用 周青云 張艷鳳 謝英情

1)云南省地震局，昆明 650041

2)黃河水利職業(yè)技術(shù)學院，開封 475004

0 引言

2012年6月24日15時59分32秒，云南省麗江市寧蒗彝族自治縣與四川省涼山彝族自治州鹽源縣交界的風景秀麗的瀘沽湖畔發(fā)生了MS5.7地震，震中為27.7°N、100.7°E，震源深度11km。宏觀震中位于永寧鄉(xiāng)永寧村委會陳家灣—海玉角—拉魯瓦一帶，極震區(qū)地震烈度達Ⅶ度(海玉角、陳家灣等居民點達Ⅷ度)，災(zāi)區(qū)總面積2 218km2，其中云南災(zāi)區(qū)面積1 365km2，四川災(zāi)區(qū)面積853km2。地震造成4人死亡，25人重傷，369人輕傷。

圖1 區(qū)域地震震中分布圖Fig.1 The regional epicenter distribution.

區(qū)域范圍內(nèi)歷史上地震頻繁，為滇西北地震多發(fā)區(qū)(圖1)。寧蒗、鹽源、麗江一帶歷史上曾發(fā)生過多次6級左右地震，如1476年1月28日鹽源級地震、1976年11月7日鹽源下甲米6.7級地震、1976年12月13日鹽源辣子6.4級地震、1998年11月19日寧蒗6.2級地震、2001年5月24日寧蒗－鹽源5.8級地震、1978年8月31日鹽源西北5.6級地震、1996年2月3日麗江黑水、玉湖間7.0級地震，等等。由于寧蒗、鹽源一帶地震頻發(fā)，有人將該區(qū)域稱之為“地震窩”。對于上述地震，前人從不同的角度對其發(fā)震構(gòu)造和形成機制進行了分析探討(彭萬里等，1984;王興輝，1985;田鈞等，1986;張建國等，1997;王紹晉等，1997;張四昌等，1995;謝新生，2003;韓竹軍等，2004;杜方等，2008)。有的發(fā)震構(gòu)造明確，如麗江7.0級地震經(jīng)研究認為是麗江－大具斷裂活動的結(jié)果(張建國等，1997;韓竹軍等，2004)，鹽源6.7級地震為NE向左旋走滑斷層活動的結(jié)果(張四昌等，1995)，但更多的中強地震(尤其是6級以下)的發(fā)震構(gòu)造不甚明確。主要是由于該地區(qū)地質(zhì)構(gòu)造復雜，麗江－小金河斷裂、寧蒗斷裂、鹽源斷裂等多條活動斷裂相交叉，斷裂之間復合、切錯關(guān)系復雜，加上中強地震的地震地表破裂不顯著，難以厘定到底是哪一條斷裂活動的結(jié)果。也許是基于上述原因，在日常的地震危險性分析工作中，常常把5.5級或6.0級地震作為滇西北地區(qū)的本底地震(即該地區(qū)發(fā)生的與構(gòu)造無明顯關(guān)系的最大地震)。

應(yīng)該說，地震的發(fā)生與地質(zhì)構(gòu)造之間存在著密切的關(guān)系。地殼中巖層受力變形，應(yīng)力增強并集中于某些構(gòu)造部位，當應(yīng)力超過巖層的抵抗能力時，巖層突然破裂而發(fā)生地震。從本質(zhì)上說，它是一個構(gòu)造應(yīng)力學發(fā)生、發(fā)展的過程。地震的發(fā)生多是由于構(gòu)造活動的結(jié)果。因此，一次較大的地震應(yīng)當具有明顯的發(fā)震構(gòu)造，盡管有時比較復雜。本文根據(jù)野外地質(zhì)、地貌調(diào)查結(jié)果，重點分析此次寧蒗－鹽源MS5.7地震震區(qū)的地震構(gòu)造活動特征，結(jié)合地震烈度分布和震源機制解資料，初步分析其可能的發(fā)震構(gòu)造。

1 震區(qū)斷裂構(gòu)造活動特征

從大區(qū)域構(gòu)造看，研究區(qū)域位于以麗江－小金河斷裂為界的2個一級大地構(gòu)造單元的交界地帶，東部為揚子準地臺麗江臺緣褶皺帶，西部為松潘—甘孜地槽褶皺系中甸褶皺帶。在新構(gòu)造時期，麗江－小金河斷裂是青藏高原東南緣與川西高原的交接分界線，古近紀－新近紀—第四紀早更新世，該斷裂帶與其東北的龍門山斷裂帶曾是青藏高原東南緣的重要推覆構(gòu)造帶，是新生代早、中期強烈活動的斷裂帶。中更新世以來，由于川滇菱形塊體的形成，該斷裂帶成為菱形塊體內(nèi)部的1條NE向斷裂帶(向宏發(fā)等，2002)。區(qū)域范圍內(nèi)斷裂十分發(fā)育，有以NE向麗江－小金河斷裂帶為主，與之平行的次級斷裂分布，也有NW向的鹽源、木里弧形斷裂、中甸－大具斷裂展布，還有近SN向的寧蒗斷裂、麗江－大具斷裂分布。這些斷裂在晚第四紀具有明顯的活動特征。

小范圍來看，震區(qū)斷裂構(gòu)造復雜，主要發(fā)育NW向、NE向2組斷裂，這些斷裂呈棋盤格式展布(圖2)。這些斷裂早期大多為正斷層和擠壓逆沖性質(zhì)，形成于印支－燕山期及早期地質(zhì)時期，新生代以來，在近水平NNW向主壓應(yīng)力為主的現(xiàn)代構(gòu)造應(yīng)力場的作用下(闞榮舉等，1977)，這些斷裂表現(xiàn)出NE向斷裂左旋走滑、NW向斷裂右旋走滑的總體特征。以此次5.7級地震震中為中心，方圓30km的范圍內(nèi)，分布的活動斷裂主要有麗江－小金河斷裂、寧蒗斷裂、永寧斷裂和日古魯－巖瓦斷裂等。其中，如前所述，麗江－小金河斷裂和寧蒗斷裂為區(qū)域性活動斷裂。

麗江－小金河斷裂(F13)，SW始于劍川北，向NE經(jīng)麗江、寧蒗NW的寶地、天生橋、鹽源木里后在石棉一帶與安寧河斷裂相交會，總體走NEE，全長360km。該斷裂為全新世活動斷裂，以左旋走滑兼逆沖為主(向宏發(fā)等，2002)，歷史上寧蒗、鹽源地區(qū)多次歷史強震發(fā)生在斷裂附近，是重要的發(fā)震和控震構(gòu)造。寧蒗斷裂(F14)，北始于寧蒗以北的八二橋，向南經(jīng)由寧蒗、拉馬地，止于戰(zhàn)河西南，由北而南呈現(xiàn)NE—NNW—NNE走向，呈“S”型舒緩延伸，全長90km。晚更新世以來，斷裂具有顯著的活動特征，發(fā)生過多次5～6級地震。以上兩斷裂距離震中分別為30km和35km，此次5.7級地震的發(fā)生與以上兩斷裂似無構(gòu)造上的聯(lián)系。下面重點介紹震中附近永寧斷裂和日古魯－巖瓦斷裂等晚更新世活動斷裂的活動特征。

圖2 震區(qū)地震構(gòu)造圖Fig.2 Seismotectonic map of the earthquake area.

1.1 NW向永寧斷裂(F1)

永寧斷裂由彼此斜列的溫泉斷層(F1－1)、永寧斷層(F1－2)和阿拉凹斷層(F1－3)組成。

溫泉斷層(F1－1)，展布于永寧溫泉至瀘沽湖北岸之間，始于溫泉西，向SE經(jīng)巫丘延至瀘沽湖西北角，走向335°，傾向NE或SW，傾角70°左右，長16km。該斷層是永寧、瀘沽湖等四紀斷陷盆地北部邊緣控制性構(gòu)造，且對溫泉河有著明顯的控制作用，溫泉河沿斷層線發(fā)育，表現(xiàn)為清晰的斷層槽地。永寧盆地北部的獅子山和瀘沽湖畔發(fā)育1排NWW向灰?guī)r陡崖，斷層地貌清晰。沿斷層多處發(fā)育高溫溫泉。獅子山灰?guī)r陡崖下巫丘村見2條NW向斷層構(gòu)成的1個小地塹，中間為中更新統(tǒng)殘積紅黏土，形成正斷層構(gòu)造楔，表明中更新統(tǒng)紅黏土沉積后斷層有過活動，可能延入晚更新世。綜合地質(zhì)、地貌和溫泉分布等現(xiàn)象分析，斷層在晚更新世有活動跡象。

永寧斷層(F1－2)，NW起于總管窩子西側(cè)，向SE經(jīng)火山、永寧、扎實、落水，止于瀘沽湖盆地東南，斷層走向290°～330°，傾向NE，傾角72°～80°，全長約30km。在航、衛(wèi)片上線性影像特征清晰，沿斷層發(fā)育清晰的斷層槽谷、斷層三角面(扎實、落水一帶)。斷層對永寧、瀘沽湖第四紀盆地南部邊界以及古近紀地層具有嚴格的控制作用，流經(jīng)永寧盆地的前所河(又名大河)的多條支流順斷層發(fā)育(圖3)，具有明顯的新活動特征。八七—海衣角一帶，大河一支流被斷層右旋位錯1km(圖3)，并在海衣角附近呈直角型拐彎，斷層表現(xiàn)出明顯的右旋走滑特征。扎實村西北1.5km三疊系灰?guī)r與T2階地上更新統(tǒng)沉積呈斷層接觸關(guān)系①云南省地震工程研究院，2009，寧蒗機場重點工程場地地震安全性評價報告。(圖4)，具明顯的正斷層性質(zhì)，顯示斷層在晚更新世有明顯活動。上述分析表明，永寧斷層是一條以右旋走滑兼正斷為主的晚更新世活動斷層。

圖3 永寧斷層(F1－2)水系斷錯地貌Fig.3 The displacement of rivers along the Yongning Fault(F1－2).

圖4 扎實村西北1.5km斷層剖面Fig.4 Cross section of the fault 1.5km northwest of Zhashi village.

阿拉凹斷層(F1－3)，主要順大河上游河谷展布，走向330°，傾向NE或 SW，傾角70°左右，全長約10km。斷層發(fā)育于古近系和第四系之間，具右旋走滑兼正斷層性質(zhì)。在阿拉凹一帶表現(xiàn)為清晰的斷層槽地和斷層陡崖(圖5 a)，沿斷裂兩側(cè)大河階地明顯不對稱，一側(cè)發(fā)育2～3級階地(T3階地僅存在于局部地段)，另一側(cè)階地幾乎不發(fā)育(圖5 a)，這種階地不對稱是斷層差異升降運動的結(jié)果。由于斷層的水平走滑運動，日古魯東3km山厝一帶大河右旋位錯220m左右(圖5 b)。日古魯北1.4km公路旁見斷層發(fā)育在古近系礫石層中，斷層面上有清晰的擦痕和階步(圖5 c)，擦痕側(cè)伏角30°，從擦痕和階步判斷為上盤下掉的走滑正斷層。在阿拉凹西側(cè)河邊，見斷層發(fā)育于T2級階地的礫砂層中(圖6)，經(jīng)熱釋光(TL)年齡測定，被錯階地礫砂層年齡為(21.19±1.80)ka，表明斷層在晚更新世晚期仍有活動。

圖5 阿拉凹斷層(F1－3)的斷層地貌與擦痕Fig.5 The fault landforms along Ala'ao Fault and the striae on fault plane.

綜上所述，永寧斷裂的3條分支——溫泉斷層、永寧斷層、阿拉凹斷層，在晚第四紀均表現(xiàn)出明顯的活動特征，活動時代和運動性質(zhì)相似，均以右旋走滑兼正斷為主，最新活動時代為晚更新世。

1.2 NE向日古魯-巖瓦斷裂(F2)

該斷裂南西起于巖瓦一帶，向北東經(jīng)日古魯、利家咀、陸洼堡，止于瓦廠以北，走向45°，主體傾NW，局部傾SE，傾角40°～70°，長度約70km。早期以逆沖為主，第四紀以來以左旋走滑為主。對巖瓦、日古魯、利家咀等古近紀、新近紀盆地和永寧第四紀盆地邊緣有著明顯的控制作用。它是永寧第四紀盆地西北邊緣斷裂，并與NW向永寧斷裂等在永寧、挖都一帶相交。衛(wèi)星影像上，具有較平直的線性特征。

巖瓦NNE方向1.2km公路旁見發(fā)育2條第四紀斷層(圖7)，產(chǎn)狀分別為50°/SE∠85°和80°/SE∠60°～70°，錯斷了中更新世和上更新世砂礫石層。受斷層強烈運動影響，地層傾角較陡，產(chǎn)狀紊亂，沿斷面有礫石定向排列現(xiàn)象，表明該斷裂為晚更新世活動斷裂。

中都盆地(永寧盆地分支)西部邊緣中挖都—利家咀一帶，有多條小溪呈現(xiàn)出同步左旋位錯特征，位錯量240m、350m、400m不等。各左村南東1.4km公路旁二疊系玄武巖中的斷層面上，見有清晰的水平向擦痕，側(cè)伏角10°左右。附近SN向小河(趙家坪溝)水平左旋位錯120m。最新活動特征表明，該斷裂以左旋走滑為主。

圖6 阿拉凹斷層剖面圖Fig.6 Cross section of the fault at Ala'ao village.

2 發(fā)震構(gòu)造的討論

2.1 地震烈度分布和震源機制解

地震烈度分布圖不僅用來評估地震造成的破壞情況、經(jīng)濟損失狀況等，還有助于分析判斷地震與地震構(gòu)造之間的關(guān)系。通常，極震區(qū)等震線長軸與發(fā)震構(gòu)造走向一致或近平行。此次MS5.7地震Ⅶ度區(qū)和Ⅵ度區(qū)長軸方向基本一致(圖8)，呈NW向(335°)展布，與永寧斷裂走向基本一致。

圖7 巖瓦NNE向1.2km公路旁斷層剖面Fig.7 Cross section of a fault at the roadside 1.2km NNE of Yanwa village.

圖8 M S 5.7地震烈度分布和震源機制解Fig.8 The earthquake intensity distribution and the focal mechanism solutions of the M S 5.7 earthquake.

震源機制解直接反映了地震破裂面的力學性質(zhì)和運動狀態(tài)。依據(jù)中國地震局地球物理研究所提供的震源機制解(圖8):P軸方位角152°(332°)，仰角69°;T軸方位角62°，仰角0°;N軸方位角332°，仰角 21°;節(jié)面 I走向 172°(352°)，傾角 49°，傾向 SW;節(jié)面Ⅱ走向 312°，傾角49°，傾向NE。由P軸、T軸、N軸3應(yīng)力軸方位得知，這是一個張性兼走滑型破裂。在NW(332°)－SE(152°)主壓應(yīng)力場的作用下，沿節(jié)面Ⅱ(312°方向)，表現(xiàn)為正斷兼右旋走滑的運動特征。節(jié)面Ⅱ的走向、傾角、傾向與永寧斷裂產(chǎn)狀基本一致，右旋走滑特征也與永寧斷裂走滑兼正斷的運動學特征吻合。因此，從震源機制解結(jié)果基本上可以確定永寧斷裂為此次地震的發(fā)震斷裂。

此次地震的震源機制解與1976年11月7日鹽源下甲米6.7級地震、1976年12月13日鹽源辣子6.4級地震和1978年8月31日鹽源西北5.6級地震的機制解明顯不同(表1)(張四昌等，1995)。鹽源6.7、6.4和5.6級3次地震的發(fā)震應(yīng)力場均是P，T接近水平，N軸陡立的走滑破裂型地震，可能與NE向的麗江－小金河斷裂的走滑活動有關(guān)，與本次地震不是同一發(fā)震構(gòu)造類型。同時，也反映出滇西北地區(qū)現(xiàn)代構(gòu)造應(yīng)力場的復雜性。川滇菱形塊體內(nèi)部，主壓應(yīng)力優(yōu)勢方位為近水平的NNW－SSE向(闞榮舉等，1977)。但現(xiàn)代地震震源機制資料表明，除了水平主壓應(yīng)力場的作用外，還受到垂直應(yīng)力場的作用，地震破裂面以水平剪切性質(zhì)為主，還有一些地震破裂面表現(xiàn)為明顯的正傾滑性質(zhì)(王紹晉等，1997)。1996年2月3日麗江7.0級地震、1976年9月3日中甸5.5級地震，以及本次5.7級地震，均是正傾滑性質(zhì)的地震。這些正傾滑性質(zhì)的地震多分布在哈巴雪山和玉龍雪山周緣。哈巴雪山和玉龍雪山海拔分別為5 396m和5 596m，是滇西地區(qū)著名的新構(gòu)造隆起，而位于兩山之間的金沙江海拔只有1 800m左右，相對高差約3 600m。這種巨大的地形反差勢必造成相當?shù)闹亓菽?。在?gòu)造應(yīng)力場中，重力有時候是很活躍的構(gòu)造制約因素，尤其是在青藏高原內(nèi)部及其周緣地形高差巨大的地區(qū)。根據(jù)區(qū)域地形條件分析，該地區(qū)的正斷層運動作用很可能與地形巨大反差引起的巨大重力勢能有關(guān)。

表1 震源機制解一覽表Table 1 Parameters of focal mechanism solutions

2.2 Ⅷ度異常點分布和地裂縫展布

本次地震震中烈度為Ⅶ度區(qū)，但在Ⅶ度區(qū)內(nèi)尚有一些Ⅷ度異常點，它們呈NW向近直線狀分布于陳家灣、海玉角、八七、拉魯瓦一線(圖8)，正好與永寧斷層(F1－2)展布位置相吻合。這種線性對應(yīng)關(guān)系不是某種巧合，應(yīng)與永寧斷裂的活動密切相關(guān)。

一般5.7級地震很少產(chǎn)生地裂縫等地表破壞，但此次地震例外。在NW向永寧斷裂通過的高拉、竹地等地產(chǎn)生了3～4處地裂縫，這些裂縫均為NW走向，長度20～200m不等。經(jīng)實地考察，有的地裂縫與地基不均勻有關(guān)，與構(gòu)造關(guān)系不明顯，但竹地村附近一處地裂縫似乎與斷裂構(gòu)造有著較為密切的關(guān)系，其位于湖泊邊緣竹地村摩梭族居住地，裂縫處地形平坦(圖9)，土質(zhì)均勻，為松軟的厚層沼澤相炭質(zhì)黏土。裂縫總共有5條，這些裂縫首尾相接，呈雁行狀斜列，連續(xù)性好，走向310°～330°，單條長度2～5m，總長度約20m，寬度1～5cm。從地形坡度分析，該處地形平坦，應(yīng)該不是斜坡效應(yīng)產(chǎn)生的重力裂縫。地基土土質(zhì)均勻，厚度大且穩(wěn)定，也不可能是因地基不均勻沉降所致。據(jù)其明顯的方向性、連續(xù)性、定向排列特征(雁行狀)以及與斷層走向關(guān)系分析，認為其應(yīng)屬于永寧斷裂的活動產(chǎn)生的構(gòu)造裂縫。

圖9 竹地村地裂縫Fig.9 The ground fissures at Zhudi village.

3 結(jié)語

(1)震中附近發(fā)育NW向永寧斷裂和NE向日古魯－巖瓦斷裂2條晚更新世活動斷裂。永寧斷裂由彼此斜列的溫泉斷層(F1－1)、永寧斷層(F1－2)和阿拉凹斷層(F1－3)組成。它們在航、衛(wèi)片上線性影像特征清晰，斷層地貌明顯。斷層對永寧、瀘沽湖第四紀盆地具有嚴格的控制作用。流經(jīng)永寧盆地的前所河的多條支流順斷層發(fā)育，八七—海衣角一帶、日古魯東山厝附近，多處河流右旋位錯。阿拉凹一帶斷錯T2階地上更新統(tǒng)沉積，錯斷地層最新年齡為(21.19±1.80)ka，是一條以右旋走滑兼正斷性質(zhì)的晚更新世活動斷層。日古魯－巖瓦斷裂對巖瓦、日古魯、利家咀等古近紀、新近紀盆地和永寧第四紀盆地有著明顯的控制作用，斷錯中更新世和上更新世地層;中挖都—利家咀一帶，有多條小溪呈現(xiàn)出同步左旋位錯特征。斷裂在晚更新世有著明顯的活動跡象，具左旋走滑運動性質(zhì)。

(2)地震震源機制解結(jié)果顯示，此次5.7級地震為正斷兼右旋走滑型地震，NW向節(jié)面產(chǎn)狀與永寧斷裂基本吻合，地震破裂型式與永寧斷裂運動學特征一致。地震烈度長軸方向、Ⅷ度烈度異常點線性分布以及構(gòu)造地裂縫方向，均與永寧斷裂走向一致。因此，永寧斷裂是此次5.7級地震的發(fā)震構(gòu)造。

(3)從地震構(gòu)造角度分析，此次地震位于日古魯－巖瓦斷裂和永寧斷裂的構(gòu)造交叉部位附近，前者可能也參與了此次地震的孕震過程。就盆地力學成因而論，在NNW－SSE向主壓應(yīng)力場背景下，由于日古魯－巖瓦斷裂左旋走滑和永寧斷裂右旋走滑雙重作用，在釋壓應(yīng)力區(qū)形成了永寧拉分斷陷盆地。因此，永寧盆地是一個正在擴張的新型活動盆地。

此外，一些正傾滑性質(zhì)的地震多分布在哈巴雪山和玉龍雪山周緣。哈巴雪山和玉龍雪山是滇西地區(qū)著名的新構(gòu)造隆起，該地區(qū)相對高差巨大。根據(jù)區(qū)域地形條件分析，該地區(qū)的正斷層運動作用很可能與地形巨大反差引起的重力勢能有關(guān)。