2013年甘肃岷县漳县6.6级地震震害分布特征及发震构造分析

郑文俊 闵 伟 何文贵 任治坤刘兴旺 王爱国 许 冲 李 峰

1)中国地震局地质研究所，地震动力学国家重点实验室，北京 100029

2)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

3)中国地震局兰州地震研究所，兰州 730000

4)中国地震灾害防御中心，北京 100029

0 引言

2013年7月22日发生在甘肃岷县漳县间的MS6.6地震，震中位于34.5°N，104.2°E(中国地震台网中心网站(CENC)，http:∥www.csndmc.ac.cn)，震源深度约20km，是继2003年11月13日岷县5.2级地震(郑文俊等，2005)和2004年9月7日岷县卓尼间5.0级地震(何文贵等，2006)后，该地区发生的又一次强度较大的地震，这次地震共造成95人遇难，1 366人受伤，70余万人受灾，并造成了很大财产损失。据中国地震局公布的烈度等值线(http:∥www.cea.gov.cn/publish/dizhenj/464/478/20130724133721239856586/index.html)，这次地震的极震区烈度达到Ⅷ度，等震线长轴呈NWW向，长约40km，宽约21km，其方向与临潭－宕昌断裂带东段走向基本一致。

地震发生后，中国地震局地质研究所成立应急现场工作队，对岷县漳县MS6.6地震的相关地震构造和震害特征进行考察。一个中强地震的发生往往与该地区的构造特征密切相关，因此地震现场的一些宏观表现，为地震发震构造以及动力学特征的综合研究提供了可靠的、直接的证据(Darka，1996)。岷县漳县MS6.6地震发生在著名的南北地震带的中北段，该地区构造特征复杂多样(张国伟等，1995，1996，2001;袁道阳，2003;袁道阳等，2007)，与地震紧密相关的临潭－宕昌断裂带更是由多条平行和斜接的次级断层组成，局部宽度可达数km到十余km(袁道阳，2003;袁道阳等，2004;郑文俊等，2005，2013)。由于这次地震震级相对较小，没有形成地震地表破裂带，因此，地震造成的直接宏观地震震害及分布特征就成了判断其发震构造最好的依据。

根据现场考察，结合以往在该地区的研究工作，本文通过区域构造背景、震害分布特征等的总结和分析，对岷县漳县MS6.6地震的发震构造进行分析，提出发震构造模式，探讨该地区中强地震发生的动力学过程。

1 区域地震构造背景

印度板块与欧亚板块的碰撞及其后的印度板块向北楔入作用所引起的挤压应力是造成高原东北部隆升的原因(Dewey et al.，1973;Molnar et al.，1975;Tapponnier et al.，1982，2001;Métivier et al.，1998;Molnar et al.，2009)，位于青藏高原东北部的甘东南地区，在大地构造位置上，该地区是中国构造分区中南北与东西构造分区的交会位置(张国伟等，1995，1996;姜春发等，2000;袁道阳等，2004;李传友，2005)。该地区2条主要的边界控制性断裂——东昆仑断裂(F1)和西秦岭北缘断裂(F2)的运动性质是该地区构造变形的主要控制因素。另外，青藏高原的向NE挤压作用造就了甘东南地区从东昆仑断裂向西秦岭北缘断裂逐渐转换过渡的复杂构造系统(图1)，迭部－白龙江断裂带(F3)、光盖山－迭山断裂带(F4)、临潭－宕昌断裂带(F5)、文县－康县－略阳断裂(F6)、康县－略阳断裂带(F7)、成县盆地南缘断裂(F8)、两当－江洛断裂(F9)、礼县－罗家堡断裂(F10)等多条规模较大的断裂共同组成了该地区复杂的“V”字型构造体系(袁道阳，2003;袁道阳等，2004;郑文俊等，2005，2007a，b;俞晶星等，2012)，是该地区新构造变形强烈、地震活动频繁的重要因素。而位于东昆仑断裂与西秦岭北缘断裂之间的这些弧形的逆冲为主、兼具左旋走滑特征的断裂，共同转换和吸收了两大边界断裂之间滑动速率的不一致部分(袁道阳等，2004;郑文俊等，2013)，临潭－宕昌断裂作为其中一条主要的断裂也在这一过程中起到了重要作用。

在地震活动性方面，甘东南地区历史上曾发生1654年天水南和1879年武都南2次8级大地震(顾功叙，1983;国家地震局兰州地震研究所，1989;韩竹军等，2001;侯康明等，2005;袁道阳等，2007)，同时也有公元前186年甘肃武都7级地震、143年甘谷西7级地震、734年天水7级地震、842年碌曲6～7级地震等数次历史大震发生(顾功叙，1983;国家地震局兰州地震研究所，1989)，近年来也曾发生多次破坏性地震(郑文俊等，2005;何文贵等，2006)，这说明现今甘东南地区构造活动显著。而与这次地震发生紧密相关的临潭－宕昌断裂带，其组成和几何结构复杂，由多条平行和斜接的次级断层所组成，根据其活动性和几何结构的差异可分为明显的3段(图2)，其中段和东段北侧分支存在第四纪晚期新活动迹象(郑文俊等，2005，2013)。另外临潭－宕昌断裂带与该地区的地震关系密切，1573年岷县级地震(郑文俊等，2007a)、1837年岷县北6级地震(郑文俊等，2007b)以及842年碌曲6～7级地震(顾功叙，1983;国家地震局兰州地震研究所，1989)均发生在该断裂带的周边。同时该断裂带上现代中强地震也频繁发生，2003年11月13日岷县5.2级地震(郑文俊等，2005)和2004年9月7日岷县卓尼5.0级地震(何文贵等，2006)的破坏范围完全受临潭－宕昌断裂东段的走向所控制，且这些地震与现代地震的重破坏区正好位于该断裂主支与北侧次级断裂分支之间的断层带内(郑文俊等，2013)，2013年7月22日的岷县漳县6.6级地震也完全位于这个范围之内(图2)，地震的发生与临潭－宕昌断裂东段复杂的几何结构和断裂新活动紧密相关。

图1 甘东南地区构造与变形Fig.1 Active tectonics and deformation of southeastern Gansu Province.

2 甘肃岷县漳县M S 6.6地地震震害特征

图2 临潭－宕昌断裂几何结构及其与地震的关系Fig.2 Geometric distribution of Lintan-Tanchang Fault and its relation to earthquakes.

本次地震发生在甘肃省东南部地区的岷县—漳县交界部位，洮河中上游地区中高山区，重灾区范围内经济条件比较落后，极震区主要房屋以民用住宅为主，工矿企业相对较少。根据震后调查，极震区严重震害点的分布基本上沿茶固滩、马家沟、文斗、车路、永光、永星、拉路、朱麻滩一线分布(图3a)，呈一个NWW向的线性条带分布，主要震害是黄土滑坡、崩塌(许冲等，2013)，地基条件和房屋结构较差引起的房屋破坏等。

黄土滑坡及崩塌是这次地震最严重的地震地质灾害。由于该地区特殊的地形地貌条件，造成了极震区范围内的破坏存在明显的放大作用，其主要的震害包括:陡坡地形引起黄土滑坡，人类改造引起的黄土地区边坡的崩塌，黄土沉陷及地震震动引起的裂陷、干泥石流(没有或很少有水的作用，主要是地震瞬间震动引起黄土顺沟体向坡下滑动)等(图3b～i)。另外，该地区特殊的地质条件也是造成灾害严重的重要因素。实地调查发现该区域上部为十余m或更厚的黄土，下部为新近纪地层，两套地层的分界线是岩性差异带，也是易滑带，因此地震震害可能存在放大作用(郑文俊等，2013)，同时黄土地基也是造成震害的诱因。

地基条件和房屋结构较差引起的房屋破坏是这次地震的另一个重要震害。这次地震极震区的几个村庄(车路、永光、永星、拉路等)(图4)，建筑在陡峭的地形条件边坡相对平坦地区，高角度的基岩斜坡上多为松散的黄土堆积，坡体本身与基岩自由面之间存在明显的不稳定界面，当瞬间受到外力作用(地震震动)时，上部的松散土体很容易顺坡向下滑动，或是局部的人为改造形成陡峭边坡，造成其上建筑物的地基松动、崩塌、房屋移位和变形等(图5)，另外房屋的年久失修和抗震性能较差也是造成破坏的一个重要因素。

地震灾害的线性分布，对研究和讨论发震构造可能存在一定的启示，图3中标出的极震区不同规模的断裂中，有一条次级断裂，其NW方向的延伸正好与极震区严重震害分布的条带一致，而严重破坏区的范围又完全受限于多条次级断层组成的临潭－宕昌断裂带内，说明断裂带东段复杂的几何结构可能控制了本次地震的发生。而沿着位于极震区南侧8～10km的临潭－宕昌断裂的主支断裂，却没有发现较为严重的震害，沿线滑坡、崩塌也仅为较小规模。

3 发震构造的分析与讨论

图3 岷县漳县地震极震区主要震害Fig.3 Related disaster in the severely damaged area of the Minxian-Zhangxian earthquake.

前已述及，这次地震发生在青藏高原东北缘的甘肃省东南部地区，是南北地震带与昆仑－秦岭断裂带等深大活动断裂的构造交会部位，也是NWW向东昆仑断裂带与西秦岭北缘断裂带之间的构造转换区(图1)，这次地震就发生构造转换区内临潭－宕昌断裂带附近。该地震为一次中等强度地震，没有形成地表破裂带。多个单位给出的震机制解均显示震源过程以逆冲为主，兼具左旋走滑性质，这与地质调查的结果是基本一致的(郑文俊等，2013)。而震后从宏观调查圈定的等震线图来看，Ⅵ—Ⅷ度区的长轴方向为一个NWW向椭圆(http:∥www.cea.gov.cn/publish/dizhenj/464/478/20130724133721239856586/index.html)，与临潭－宕昌断裂带东段走向基本一致，特别是Ⅶ－Ⅷ度区基本完全分布在临潭－宕昌断裂带内部(图2)。因此，有必要从区域构造条件方面对本这地震的发震构造进行分析和探讨。

图4 岷县漳县地震极震区几个主要村庄破坏及地貌特征Fig.4 Geomorphology and related disaster of villages in the severely damaged area of the Minxian-Zhangxian earthquake.

图5 岷县漳县地震极震区震害特征示意图Fig.5 Sketch showing the related disaster in the severely damaged area of the Minxian-Zhangxian earthquake.

东昆仑断裂带和西秦岭北缘断裂带是甘东南地区2条主要的边界断裂，通过对该地区不同断裂上的滑动速率的定量研究，郑文俊等(2013)认为甘东南地区的这些近于平行的断裂及其与这些断裂组成“V”字型的断裂系统，通过各条断裂相对较低的滑动速率(包括了走滑和逆冲)，以及断裂之间隆起山脉及不同时代盆地的变形，共同承担了自东昆仑断裂向西秦岭北缘断裂过渡过程中运动分量的吸收和转换，这与袁道阳等(袁道阳，2003;袁道阳等;2004;2007)认为东昆仑断裂与西秦岭北缘断裂走滑速率的不一致，主要是被包括临潭－宕昌断裂、光盖山－迭山断裂带、迭部－白龙江断裂带等一系列断裂的走滑变形所吸收的结论是一致的。而GPS观测结果也反映了整体向NE扩展的同时局部旋转变形(Zhang et al.，2004;Gan et al.，2007)。从主要断裂的几何结构分析，这个转换主要是通过青藏高原向NE方向的扩展和局部次级块体的侧向滑动调整所完成的(图6a)，而运动转换过程造成了过渡断层上的局部应力集中促使地震发生，特别是临潭－宕昌断裂是东昆仑断裂系统和西秦岭断裂系统之间一个重要的转换纽带，其可能受来自西秦岭北缘断裂本身及青藏高原向NE推挤过程的影响，因此更容易发生地震。

图6 甘东南地区构造变形模式Fig.6 Tectonic deformation model of the southeastern Gansu Province.

对于该地区深浅构造关系，从地表构造行迹的调查(袁道阳，2003;袁道阳等，2004，2007;郑文俊等，2007a，b;俞晶星等，2012)和新生构造变形特征研究(Tapponnier et al.，2001;袁道阳，2003;李传友，2005;王志才等，2006;Duvall et al.，2010，2011;Wang et al.，2012)，结合深部地球物理探测及反演结果(李松林等，2002;赵金仁等，2005;赖晓玲等，2009)，认为青藏高原向NE方向的挤压使区域上以两大主要断裂构造为主的甘东南地区发生了复杂的构造变形，南部与东昆仑断裂相邻的迭部－白龙江及光盖山－迭山断裂带构造变形主要受控于东昆仑断裂带向NE方向的扩展，而北部的临潭－宕昌断裂带的先期形成主要是受控于西秦岭北缘断裂，而后期的构造变形不仅与西秦岭北缘断裂向两侧的扩展有关，也受到了来自东昆仑断裂向NE的挤压影响。临潭－宕昌断裂带上中强地震的活动主要是由不同方向运动挤压和构造变形影响引起的断裂带附近的应力集中所致(图6b)。另外，临潭－宕昌断裂带是由规模相对较小的次级断层组成的，其几何结构复杂，这可能是该断裂上中强地震频繁发生的主要原因。

4 结论

2013年7月22日甘肃省岷县漳县MS6.6地震发生在甘东南地区南北地震带中北段，受东昆仑和西秦岭北缘2条主要的边界断裂控制下的甘东南地区构造几何特征复杂多样，东昆仑断裂带与西秦岭北缘断裂带的构造转换过渡带内部的构造变形是本次地震发生的主要动力学因素。

临潭－宕昌断裂带作为该构造区内一条起主要作用的断层，其运动特征和断裂带内的构造变形主要受2个方面的影响:一是西秦岭北缘断裂带本身向南侧的扩展，另一个是青藏高原向NE扩展过程中来自东昆仑断裂带的NE向挤压。而地震的发生也主要是这2个方面共同作用的结果。

作为发震构造的临潭－宕昌断裂带几何结构和断裂组成较为复杂，特别是与这次地震发生紧密相关的东段，是由多条次级断层所组成，这些次级断层共同作用导致这次地震发生，因此地震造成的极震区震害分布范围与断裂带的宽度完全一致。

另外，极震区为一近椭圆区，区内震害严重的原因除断裂带本来的作用外，陡峭的地形地貌条件、黄土地基及房屋结构和质量，也是震害加重的另一个主要因素。因此，这次地震的震害特征也为今后的农村民用房屋的建设要求、抗震性能的提高以及在农村普及防震知识提供了很好的素材。

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