2022年泸定M S 6.8地震发震断裂的浅表结构

郑荣荧，余中元，，陈柏旭，李路伟，杨堰琳，赵 钱，游嘉靖

（1.北京防灾科技有限公司，北京 101100；2.防灾科技学院，河北 三河 065201）

0 引言

北京时间2022年9月5日12时52分，在青藏高原东南缘鲜水河断裂磨西段上发生MS6.8地震，震中（29.59°N，102.08°E）位于四川省甘孜州泸定县海螺沟景区内，震源深度16km，震源机制为高倾角左旋走滑型，最高烈度达9度，等震线呈北西走向，长轴195km，短轴112km［1-6］。本次地震发生在川西山区，诱发的滑坡、崩塌等地质灾害严重，造成房屋、道路桥梁和电力工程等生命线设施的严重破坏［3-5］。

自1725年以来，鲜水河断裂共发生7级以上地震7次，6级以上地震23次［1-2］。其中鲜水河断裂磨西段曾于1786年发生7级大地震，并形成约80km的地震地表破裂带［7］，显示出强烈的近代活动性，也足见鲜水河断裂孕震能力之强。前人对该断裂开展过大量研究［7-16］，但并未对该断裂的浅表结构特征进行单独研究。本文通过高密度电法勘探、无人机高分辨率遥感解译、大比例尺地质地貌填图与地表调查等方法，同时结合泸定MS6.8地震同震变形特征，对鲜水河断裂磨西段的浅表结构特征开展研究。

1 研究区概况

鲜水河断裂是我国西部著名的强震活动带，断裂北西起于甘孜，向南东经炉霍、道孚、泸定磨西，止于石棉公益海附近，全长约400km（图1a）。它由炉霍断裂、道孚断裂、乾宁断裂、雅拉河断裂、中谷断裂、色拉哈-康定断裂、折多塘断裂、磨西断裂等8条断裂组成。根据断裂的几何形态，次级断裂间内部结构的复杂程度和地震活动差异划分为北西段、中段和南东段。北西段由炉霍断裂、道孚断裂、乾宁断裂3条次级剪切断裂组成，几何形态和内部结构都比较单一；中段由雅拉河断裂、中谷断裂、色拉哈-康定断裂、折多塘断裂组成，几何形态和内部结构都比较复杂；南东段为一条主干断裂，称为磨西断裂，它与色拉哈断裂呈左阶雁列排列［7-16］。

图1 研究区及周边地震构造图Fig.1 Seismic structure map of the study area and its adjacent area

磨西断裂北起康定城区，向南经新榆林、雅加埂、雪门坎、磨西、田湾，再往南形迹不明，总体走向330°左右，长约90km。鲜水河断裂磨西段与北段一致，晚第四纪以来一直以高速左旋滑动为特征。前人将磨西断裂整体分成三段，北段（康定-海螺沟）呈N10°W展布，线性特征明显；中段（海螺沟-田湾）呈明显的舒缓波状弯曲，断层线时而SN时而NNW 向展布，整体呈N15°W；南段（田湾-石棉公益海）呈N20°～30°W 展布，线性特征也明显（图1b）。断裂断面整体向W和SWW 倾，倾角较陡，通常在60°以上，断裂面沿倾向均较平直［11，15］。

2 研究与认识

2.1 地球物理勘探解释

2.1.1 材料与方法

为揭示鲜水河断裂磨西段的浅层结构特征，本文在鲜水河断裂磨西段沿线均匀布设了4条地球物理勘探测线（图1b），其中在南门关和紫马垮布设的高密度电法勘探测线为本次工作完成，在什月河和麂子坪布设的浅层地震反射测线为前人研究的成果资料。

在南关门和紫马垮两个地方垂直于断裂分别布设了一条高密度电法勘探测线。本次高密度电法勘探使用的是LFMD-4全波形高密度电法系统，配以SPP-400超级电池作为供电电源；电极装置为温纳α排列，阵列电极中每点的接地电阻均不大于2MΩ；对测线采用GPS72型卫星定位仪进行定位，对测线上存在高差变化的电极桩号进行了地形校正。最终采用“瑞典高密度软件”进行数据处理，完成8次迭代后误差均小于5%，资料合格可信。

通过对前人研究成果的学习，并对浅层地震反射剖面进行重新素描，结合本次工作完成的高密度电法勘探所揭示的结果和前人完成的浅层地震反射揭示的结果进行对比分析，能够更加准确地认识鲜水河断裂磨西段的浅层结构特征。

2.1.2 高密度电法勘探解释

南门关测线探测方向由东至西开展，测线长度600m，道间距5m，局部加密至3m，测量视电阻率拟断面和反演电阻模型率断面层位清晰，反演深度约39.4m。探测结果显示（图2），在桩号180、235和270附近，均呈现出明显的高、低阻电阻率间断面，结合视电阻率呈现的断面特征，推测三处均为断裂反应。由此揭示出鲜水河断裂磨西段在南关门处的浅层结构中表现为破碎带，其宽度约90～130m，发育有多条断面，断层面西倾或陡立。

图2 南门关高密度电法勘探解释图Fig.2 The high-density electrical prospecting interpretation map of Nanmenguan mesuring line

紫马垮测线探测方向由东至西开展，测线长度100m，道间距5m，测量视电阻率拟断面和反演电阻模型率断面层位清晰，反演深度约15.9m。探测结果显示（图3），在桩号30和65附近，均呈现出明显的高、低阻电阻率间断面，结合视电阻率呈现的断面特征，推测两处均为断裂反应。由此揭示出鲜水河断裂磨西段在紫马垮处的浅层结构中表现为破碎带，其宽度约35～40m，断层面西倾且较陡立。

图3 紫马垮高密度电法勘探解释图Fig.2 The high-density electrical prospecting interpr etation map of Zimakua mesur ing line

2.1.3 浅层地震反射解释

闵伟等于2004年在什月河布设了一条道间距2m、长约120m的浅层地震反射剖面（图4a），该剖面揭示出鲜水河断裂磨西段在什月河处的浅层结构中表现为破碎带，其宽度约45m，断层面西倾且较陡直；同时在麂子坪附近布设了一条道间距2m、长约200m的浅层地震反射剖面（图4b），该剖面揭示出鲜水河断裂磨西段在麂子坪处的浅层结构中也表现为破碎带，且其宽度约为130m，发育有多条断面，断层面陡立或西倾。

图4 什月河和麂子坪浅层地震反射剖面地质解释图（据闵伟等，2004）Fig.4 The geological interpr etation of shallow seismic reflection profile of Shiyuehe River and Jiziping（based on Min et al.，2004）

2.2 无人机高分辨遥感解译

基于室内遥感影像解译，发现在鲜水河断裂带磨西段二台子附近发育有明显的边坡脊、坡中槽、断塞塘地貌，并伴有冲沟左旋位错迹象。为获得断层槽谷宽度和冲沟左旋位移量较为精确的数据，对目标区域开展了大比例尺的无人机地貌测量工作，获取到分辨率约为1m 的高精度DEM数据。本次工作无人机共飞行2架次，飞行高度500m，拍摄照片共106张，利用Photoscan软件进行数据处理，处理流程包括对齐照片、建立密集点云、生成网格、生成纹理等，最后构建DEN、DSM和DOM 数据。最终利用ArcGIS10.7软件对数据进行后续处理，得到了目标区域及其周边的高程、三维地形展布特征、正射影像、山体阴影和垂直高差等数据。

通过对高分辨率遥感解译图的分析（图5），发现鲜水河断裂磨西段在二台子附近发育的断层槽谷长度约为1100m，宽度约为120m，冲沟左旋位移约为190～240m，同时可见边坡脊的垂直落差较大，由此可见鲜水河断裂磨西段表层特征明显且表现出左旋兼正断性质。

图5 二台子高分辨率遥感解译图Fig.5 The high-resolution remote sensing interpretation map of Ertaizi

2.3 地震地质调查

通过对鲜水河断裂磨西段沿线的追索调查，在南关门北部的河心滩沉积沙层中发现断裂剖面。该剖面揭示出两条断裂（图6a），走向近北西，断面陡立且带正断性质，可见断错黑色胶质层约3cm（图6b）；在沙层顶部未见断错痕迹，推测为1786年磨西7级地震造成。在金坪村北侧路边见到断裂剖面（图6c-e），该剖面揭示为逆断性质，在晋宁期花岗岩中表现出强烈的挤压变形，倾角约30°，走向近南北；断裂碎裂岩带非常发育，可见破碎带宽度约10m，胶结程度较好且干硬，其上覆第四纪冲积层未见变形。在紫马垮一带卫星影像线性特征明显，沿线多发育断层陡坎、槽谷、垭口、断塞塘等典型地貌，在紫马垮村可见清晰的槽谷迹线（图6f），同时发育一系列断塞塘，其中最大的断塞塘长约200m、宽约30m。

图6 典型断错地质地貌特征图Fig.6 The typical faulted geological and geomorphological features

3 讨论

在泸定MS6.8地震中，鲜水河断裂磨西段沿线同震变形特征明显。从北往南，燕子沟、磨西、二台子、什月河和金坪村沿线均发育大量滑坡，同震变形可见地表垂直断错、地表逆冲隆起和左旋位错三大性质特征。

在凼凼头北侧，可见水泥路垂直位错（图7a），裂缝主体呈南西西向延伸，断错路面垂直高差约35cm；在磨西镇中部，可见瓷砖隆起并逆冲至另一侧之上（图7b），裂缝整体呈北北西走向，隆起高度约10cm；在爱国村北部潘家坪沟桥可见桥体接轨处的左旋位错（图7c），位错量约7.5～8cm，并留下明显的擦痕，未见垂直向痕迹（图7d）。

图7 2022年泸定M S6.8地震同震变形特征图Fig.7 Co-seismic deformation characteristics of Luding，Sichuan M S6.8 Earthquake in 2022

结合泸定MS6.8地震产生的同震变形分布位置和变形性质的多样性，进一步佐证了鲜水河断裂磨西段的复杂浅表结构特征，断裂破碎带宽度大，次级断裂发育且性质多样。

4 结论

（1）通过高密度电法勘探、无人机高分辨率遥感解译、大比例尺地质地貌填图与地表调查等方法，同时结合泸定MS6.8地震同震变形特征，对鲜水河断裂磨西段开展了浅表结构特征研究。研究结果表明：鲜水河断裂磨西段呈现出多个分支，主断裂产状近直立，各次级断裂兼具正断、逆冲性质；断裂破碎带宽度约130m；浅表结构特征复杂，主要表现为断裂带陡倾角、多分支、电性结构差异明显、基岩破碎、物性差异大等。

（2）在泸定MS6.8地震中，鲜水河断裂磨西段沿线同震变形特征复杂，多处可见地表垂直断错、逆冲隆起和左旋位错。鲜水河断裂磨西段浅表结构的复杂性可能直接影响着此次强震的同震破裂特征。

致谢：四川省地震局、甘孜藏族自治州应急管理局、雅安市应急管理局、防灾科技学院、燕子沟地震台、相关防疫部门、抢险救灾部门和北京防灾科技有限公司全体同事在工作中给予了大力支持与帮助；审稿专家提出了建设性修改意见，在此一并表示感谢。