云南地區(qū)斷層活動特征及與地震關(guān)系研究

張　燕　柳　嘉

1　中國地震局地震研究所(地震大地測量重點實驗室)，武漢市洪山側(cè)路40號，430071

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云南地區(qū)斷層活動特征及與地震關(guān)系研究

張燕1柳嘉1

1中國地震局地震研究所(地震大地測量重點實驗室)，武漢市洪山側(cè)路40號，430071

摘要：利用云南地區(qū)1982～2013年跨斷層基線和水準觀測資料，計算走滑量和張壓量及其累積變化量，并結(jié)合7級及以上地震進行分析。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，云南地區(qū)斷層活動在時間上存在明顯的分段特征，在空間上活動程度也不一樣；斷層與地震的關(guān)系主要表現(xiàn)為震前斷層活動增強，同震使斷層活動改變，震后斷層活動也會存在減弱或增強。

關(guān)鍵詞：跨斷層觀測；斷層活動；云南地區(qū)；地震

研究斷層的活動特征對認識地震的孕育、發(fā)生和震后影響具有重要的意義?？鐢鄬訙y量是利用經(jīng)典大地測量(水準和基線)獲得測點間的高差和長度，通過監(jiān)測高差和長度隨時間的變化來研究斷層兩盤的相對垂直和水平運動[1]，是對斷層活動的最直接監(jiān)測，在精細反映斷層活動特征方面優(yōu)勢明顯。

云南地處印度板塊與歐亞板塊中國大陸碰撞帶東緣、造山運動的突出部位，構(gòu)造運動劇烈，斷層發(fā)育豐富，地震活動頻繁。前人利用跨斷層觀測資料研究云南地區(qū)的斷層活動，取得了很多有意義的結(jié)果[2-4]。本文主要利用云南地區(qū)1982～2014年的跨斷層觀測資料，研究該地區(qū)的斷層活動分段特征及其與地震的孕育、發(fā)生和震后調(diào)整的關(guān)系。

1跨斷層觀測及運動參數(shù)的計算

1.1跨斷層觀測

研究區(qū)共有跨斷層場地觀測11處，同時有基線和水準觀測，每月觀測1期(圖1)。其中麗江、劍川場地跨麗江-劍川斷裂；永勝場地跨程海斷裂；下關(guān)場地跨洱海斷裂；楚雄場地跨楚雄斷裂；峨山、通海場地跨曲江斷裂；尋甸場地跨小江斷裂西支；宜良場地跨小江斷裂東支；石屏、建水場地跨石屏-建水斷裂。

1.2斷層活動參數(shù)的計算

跨斷層基線和水準測量反映的是斷層兩側(cè)點位間的距離和高差的變化，需要通過幾何公式來推算斷層的運動參量，以確定斷層的旋轉(zhuǎn)性質(zhì)和張壓性質(zhì)以及斷層兩盤的垂直活動性[2]。

目前云南地區(qū)的跨斷層基線測量都以兩條基線觀測為主。式(1)是以兩條跨斷層基線觀測量以及測線方向與斷層的夾角，根據(jù)幾何關(guān)系計算的斷層水平走滑量和張壓量：

(1)

式中，ΔL1、ΔL2為兩條基線相鄰兩期測值的變化量；θ1、θ2為測線方向與斷層的夾角，定義為測量路線方向順時針轉(zhuǎn)動到與斷層線重合時所轉(zhuǎn)過的角度；S為斷層走滑量，S>0為右旋，否則為左旋；D為張壓量，D>0為張性，否則為壓性。

考慮到觀測資料受季節(jié)影響明顯，年變化規(guī)律明顯，為消除年變化的影響，以1 a為窗長進行計算(以次年1月的觀測值減去當年1月的觀測值作為當年的年觀測值)。計算發(fā)現(xiàn)，斷層活動參數(shù)值正負波動，斷層總體活動趨勢不明顯，但通過計算累積量可以比較清楚地看到斷層活動的趨勢(以每年的年變化值相加作為累積量)。

2云南地區(qū)斷層活動特征

2.1麗江-劍川斷裂帶

麗江-劍川斷裂帶走向N35°～45°E，長約80 km，斷裂上有麗江和劍川兩處跨斷層觀測場地。從1982年起，兩處觀測場地都有兩條基線和兩條水準同時觀測。從圖2看出，1982～1994年，斷層走滑量較小，每年小于1 mm；1995年起，走滑速率明顯增加，達到2～3 mm/a；1996-02-03麗江7.0級地震同震響應(yīng)達到8 mm，震后走滑速率較地震前增加。累積量也顯示，1996年麗江地震后，斷層右旋特征明顯，呈張性變化。該斷裂帶分段活動特征顯著。

2.2程海斷裂

程海斷裂走向近南北，長約180 km，斷裂上有永勝觀測場地，從1982年起，有兩條基線和兩條水準同時觀測。從圖3可以看出，1994年以前斷層走滑速率較小，小于2 mm/a；1994年后滑動速率增大，達到3～5 mm/a；2008年汶川地震后，滑動速率達到4～10 mm/a，分段特征明顯。走滑累積量顯示麗江地震后斷層右旋特征明顯，張壓量顯示麗江地震前波動較大，由張性變?yōu)閴盒浴?/p>

2.3楚雄-建水斷裂帶

楚雄-建水斷裂帶總體走向NW，長約400 km，以化念為界，西段稱為南華-楚雄斷裂，東段為石屏-建水斷裂。楚雄斷裂上有楚雄觀測場地，石屏-建水斷裂上有石屏、建水觀測場地。楚雄場地觀測結(jié)果顯示，1995年前斷層滑動速率為2～3 mm/a；1996～2009年走滑速率小于1 mm/a；2009年后活動增強，滑動量和張壓量增大，分段特征明顯(圖4)。

石屏、建水場地走滑速率都較低，為1 mm/a左右。斷層活動2009年前后存在一定的分段特征。走滑累積量顯示，2009年后走滑量減小，右旋特征減弱；張壓累積量顯示，2009年后斷層活動由壓性轉(zhuǎn)為張性(圖5)。

2.4曲江斷裂

曲江斷裂總體走向N60°W，長約100 km，峨山和通海場地跨曲江斷裂。峨山觀測結(jié)果顯示，斷層右旋走滑為主，活動速率較大，為3～10 mm/a；麗江地震后走滑累積速率增大，張性累積不明顯(圖6)。通海觀測結(jié)果顯示，2003年前斷層右旋為主，走滑速率為2～5 mm/a；2003年后左旋為主，走滑速率為3～8 mm/a；2003年后張性特征較為明顯(圖7)。

2.5小江斷裂

小江斷裂走向近南北，長約400 km。尋甸場地跨小江西支，宜良場地跨小江東支。尋甸場地走滑速率1996年前小于1 mm/a；1996年后活動速率增大，為1～3 mm/a，累積量顯示斷層左旋運動特征明顯，張壓累積量顯示2008年汶川地震后壓性增強(圖8)。宜良場地各觀測參量顯示，汶川地震后其右旋特征稍明顯，張性稍增強(圖9)。

空間上，云南地區(qū)斷層活動程度不一致，走滑速率最高的是峨山、通海(跨曲江斷裂)，為3～10 mm/a；其次是永勝(跨程海斷裂)，為3～5 mm/a；楚雄場地(跨楚雄斷裂)為2～3 mm/a；滇西北(麗江、劍川、下關(guān))、石屏和建水(石屏建水斷裂)、宜良和尋甸(小江斷裂)走滑速率較低，小于1 mm/a。時間上，麗江在1995年后滑動速率明顯增大；永勝1994年后滑動速率增加；楚雄1996～2009年滑動速率減小，2009年后活動量增大；通海2003年前斷層右旋為主，走滑速率2～5 mm/a，2003年后斷層左旋為主，走滑速率為3～8 mm/a，張性特征較為明顯；石屏累積量2009年發(fā)生轉(zhuǎn)折，建水走滑累積量2008年后發(fā)生轉(zhuǎn)折；尋甸走滑速率1996年后增大，張壓累積量和垂向變化量2008年發(fā)生轉(zhuǎn)折；宜良2008年后活動增強，走滑和張壓累積量發(fā)生轉(zhuǎn)折。各觀測場地垂直向變化沒有明顯的分段特征，這與斷層都是走滑類型有關(guān)。

3斷層活動與地震的關(guān)系

地震往往是由斷層活動引起的，是斷層活動的一種表現(xiàn)。1982～2013年，云南地區(qū)發(fā)生7級及以上地震4次，其中瀾滄、耿馬、孟連3次地震都處于云南西南角，與跨斷層場地相距甚遠，1996年云南麗江7.0級地震位于紅河斷裂和金沙江斷裂東側(cè)、麗江-劍川斷裂以北的三角形塊體內(nèi)。從斷層活動特征的時間分段性也可以看出，很多斷層在1996年前后分段特征明顯，如麗江-劍川斷裂、程海斷裂等。麗江、永勝測點的反應(yīng)更為明顯，在震前也有較為顯著的異常反應(yīng)。如圖2和圖3所示，麗江測點走滑量1994年前很穩(wěn)定，1995年走滑速率明顯增加，達到2～3 mm/a，麗江7.0級地震同震響應(yīng)達到8 mm，地震后走滑速率較地震前明顯增加，斷層右旋特征顯著；永勝測點1994年后滑動速率顯著增大，張壓量也顯示1994年張性增強，震前斷層活動加劇，分段特征顯著，震后也是滑動速率增大，斷層右旋特征較明顯。

除了云南地區(qū)7級地震的影響外，2008年汶川8.0級地震對云南地區(qū)的斷層活動也有較為明顯的影響。汶川地震處于龍門山斷裂、鮮水河斷裂帶、安寧河-則木河-小江斷裂帶構(gòu)成的“Y”字型展布的活動構(gòu)造帶。小江斷裂尋甸和宜良兩個測點觀測結(jié)果都顯示，汶川地震前后活動特征有變化，說明汶川地震對小江斷裂是有影響的。

地震對斷層的影響除了表現(xiàn)為斷層活動增強外，也可能會表現(xiàn)為斷層活動減弱。楚雄觀測場地顯示，1996年麗江地震后走滑速率減小，斷層活動性減弱。

4結(jié)語

通過對云南地區(qū)跨斷層基線和水準資料的分析發(fā)現(xiàn)，各測點的走滑量和張壓量存在明顯的時間分段性，說明不同的時間段斷層活動存在一定的差異, 且時間點與大地震的發(fā)生重合，這種變化可能與該區(qū)地震的孕育、發(fā)生以及震后應(yīng)力場的局部調(diào)整變化有密切的關(guān)系。

斷層活動加劇時可能會發(fā)生地震，如麗江(麗江斷裂)、永勝(程海斷裂)場地觀測結(jié)果顯示，震前活動量增大，斷層活動性增強。地震同樣會影響斷層的活動，不僅同震效應(yīng)會使得斷層活動改變，而且震后斷層活動也會存在減弱或增強。

參考文獻

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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

第一作者簡介：張燕，博士，副研究員，主要從事地殼形變與地震預(yù)測研究，E-mail:zhwater@sina.com。

DOI：10.14075/j.jgg.2016.06.004

文章編號：1671-5942(2016)06-0485-05

中圖分類號：P315

文獻標識碼：A

項目來源：中國地震局地震研究所所長基金(IS201326120)；中國地震局地震科技星火計劃(XH14034)。