2021年云南漾濞MS6.4地震震区断裂构造特征

刘昌伟 常祖峰 王光明 李鉴林

摘要：为进一步查明震区断裂构造特征，摸清其风险底数，基于云南省地震灾害风险普查漾濞县1∶25万地震构造填图任务，对漾濞县行政区内多条断裂构造开展野外调查。结果表明：①结合震区新生代以来的构造演化开展分析，认为草坪断裂在维西—乔后断裂开始活动之前便已经形成，在地震破裂发生时此类先存断裂对区域应力释放具有十分重要的作用；②草坪断裂为一条早第四纪断裂，第四纪以来活动并不显著，不具备独立发生MS≥6.0强震的构造条件；③在维西—乔后断裂中段全新世以来持续强烈的活动构造背景下，漾濞MS6.4地震为一次沿先存断裂构造面发生破裂的地震事件；④地震精定位结果显示，地震序列SE端存在分叉的几何特征，认为地震产生的右旋剪切作用使得后期余震破裂继承了腊时断裂、小庄村断裂及罗家村断裂的几何构造面，并分散、吸收了剩余应力。

关键词：漾濞MS6.4地震；地震灾害风险普查；草坪断裂；发震构造

中图分类号：P315.22文献标识码：A文章编号：1000-0666（2023）03-0323-09

doi：10.20015/j.cnki.ISSN1000-0666.2023.0038

0引言

2021年5月21日21时48分，云南省大理白族自治州漾濞县（25.67°N，99.87°E）发生MS6.4地震，震源深度8km。该地震发生在川滇菱形块体西缘维西—乔后断裂附近，近十年来，此断裂邻区先后发生2013年洱源MS5.5和MS5.0、2017年漾濞MS5.1和MS4.7地震，中强震活动有明显增多的趋势，而此次漾濞MS6.4地震是维西—乔后断裂附近发生的最高震级地震，其发震构造引起了诸多学者的关注。此次地震序列与地震烈度等震线长轴均与维西—乔后断裂主干位置不一致，结合精定位和震源机制解结果，已有研究认为此次地震的发震构造为断裂SW侧的一条次级断裂（姜金钟等，2021；龙锋等，2021；王月等，2021；段梦乔等，2021；张露露等，2021）。

诸多学者通过地球物理等方法讨论了此次地震的发震构造，但对震区内的地质构造特征研究程度较低，相关研究较少。如李传友等（2021）根据野外调查认为震中区存在一条未被识别的NW走向的断裂，可能为发震构造。王光明等（2021）利用地震精定位，结合兰坪—思茅地块地质演化分析，认为震中附近的草坪断裂为漾濞地震的发震构造。上述研究尽管指出了具体的发震断裂，但关于其地质地貌特征、几何结构、活动性以及运动学特征并没有更多的深入调查，在已有地质资料中，发震区域内也并无标记NW向活动构造。因此，开展区域内发震断层的地质调查对分析此次强震活动的地质成因与发震机制具有重要意义。

为进一步查明区域内活动断裂构造特征，摸清风险底数，本文以漾濞县1∶25万地震构造填图野外调查作为基础，绘制出了漾濞县行政区内断裂构造图，结合遥感影像、地震精定位等资料讨论漾濞MS6.4地震发震构造，为漾濞县地震危险性评估提供基础资料。

1区域构造背景

新生代以来，研究区内多阶段的构造演化造就了漾濞MS6.4地震震区内断裂构造复杂的特征。一般来说，区域内构造演化历史可划分为3个阶段（Roydenetal，2008）。①新生代早期（60～34Ma），印度板块开始向欧亚板块汇聚，约50Ma时古特提斯洋闭合，印度板块与亚欧板块发生碰撞（Tapponnieretal，1986；Najmanetal，2010；Wangetal，2011；Wuetal，2014），产生了显著的地壳缩短变形，兰坪—大理—思茅一带的中生代地层广泛发育褶皱与逆冲构造，其走向主要为NW至NNW。漾濞MS6.4地震震区内包括草坪背斜在内的诸多NNW向褶皱均属于此构造阶段的产物，即在持续的褶皱作用下进而产生了断背斜构造——草坪断裂，其与草坪背斜形成时代较为接近。②新生代中期（34～15Ma），在碰撞作用下青藏高原地壳缩短变形作用减弱，高原北部及东南部迅速抬升，最终碰撞作用使得中南半岛被挤出（许志琴等，2011，2016；王洋等，2022）。此时期内，哀牢山—红河剪切带开始发生左旋走滑运动（Roydenetal，2008；刘俊来等，2011；宫伟，姜效典，2017）。③新生代晚期（15Ma至今），随着印度板块持续向北楔入，高原物质开始向东南缘移动，哀牢山—红河剪切带经历了运动学性质由左旋走滑向右旋走滑的转变，当今构造格局逐渐形成（Tapponnieretal，2001；Leloupetal，2001）。

漾濞MS6.4地震发生在哀牢山构造带上，雏形为印支地块与扬子地块在印支期发生大规模碰撞形成的古缝合带（Deweyetal，1988；从柏林，吴根耀，1993；Yin，Harrison，2000）。新生代以来，由于构造应力场的改变，川滇地区成为地质上构造活跃且复杂的区域，而哀牢山构造带便是区域内活动性最强的大规模走滑构造带之一（Philippeetal，1995；钟大赉，1998；Caoetal，2011；戚学祥等，2014）。NW走向的金沙江断裂、维西—乔后断裂以及红河断裂作为此构造带的主干断裂共同构成了川滇菱形块体的西部边界。其中红河断裂与金沙江断裂是具有长期演化历史的走滑活动深大断裂，在区域大地构造演化上具有重要地位，局部分段表现为晚更新世—全新世活動（钟大赉等，1989；1995；Leloupetal，2001；伍先国，蔡长星，1992），历史上多有强震发生，有时两者统称为金沙江—红河断裂带。

维西—乔后断裂又称通甸—巍山断裂，北起维西，经通甸、乔后、平坡，而后沿巍山盆地西缘展布，总长约280km（图1）。大致以玉狮场、平坡为界，可将断裂分为北、中和南3段。晚第四纪以来，其北段和中段主要表现为右旋走滑运动（任俊杰等，2007；常祖峰等，2014，2016b；Changetal，2018），南段（巍山盆地段）则主要表现为正断运动性质（常祖峰等，2016a）。它与红河断裂一脉相承，是红河活动断裂带的北延部分，并在川滇活动块体形成、演化和运移过程中扮演着重要的角色（常祖峰等，2016b）。据常祖峰等（2021）的研究，马头水、盖场、玉狮场等地揭示出多次7级以上古地震事件，其中不乏全新世活动的证据，断裂中段（玉狮场—平坡）为全新世活动。

2漾濞县地震构造

经过资料收集与初期野外调查，笔者绘制出了漾濞县1∶25万地震构造图（图2），图2显示了漾濞县有7条主要断裂构造。参考前人关于漾濞MS6.4地震序列精定位与地震地表形变调查结果，发现漾濞地震序列与草坪断裂（F2）、腊时断裂（F4）等小型NW断裂在空间位置上较为接近。但现有资料缺乏对这些小断裂的详细描述。为查明震区相关断裂的几何特征、活动性及与此次地震的关系，笔者又针对性开展了更详细的地质调查，现将震区内此部分断裂的构造特征分述如下。

2.1NW向断裂

（1）维西—乔后断裂

维西—乔后断裂（F1）位于苍山西坡，整体走向300°～330°，两端延伸出图2，图幅内属于维西—乔后断裂中段，为全新世活动断裂（常祖峰等，2021）。图幅内可划分为两段，北西段（金盏—冷水沟）两侧表现出不同时代的岩性，NE侧地层为古生界苍山群（Pzh～Pzsh）大理岩、片麻岩等变质岩，SW侧地层为侏罗系花开左组（J2h1～J2h2）砂岩或泥岩。地貌上线性槽地并不清晰，可见多条冲沟同步右旋位错，位错量可达200m，至冷水沟村一带形迹不可见。南东段（下坝—平坡）表现为由断裂控制的河谷地貌，下坝村至淮安村一带山麓可见线性分布，长度连续超过3km，下坝村附近可见断层陡坎，断裂穿过漾濞县后形迹便不再清晰，出图并最终延伸至巍山盆地西侧。

（2）草坪断裂

草坪断裂（F2）北起抱荷岭村南至措么厂村，整体走向310°～330°，破裂面整体向东陡倾，与草坪背斜枢纽相重合，长约36km。阿开场村附近可见草坪断裂穿过两处山脊并形成断层垭口，断裂沿垭口及沟槽发育（图3a）。两处垭口地层较为混乱，岩性破碎，公路边削坡处均发现有断层出露。其中阿开场NW侧村尾附近可见断层剖面（图3b），断层向东陡倾（70°∠85°），两侧白垩系景星组紫红色泥岩（K1j2）在断层作用下产状发生偏转形成牵引褶皱并伴有片理化（图3c），表现为压扭性质，其顶部（Qdl+el）地层未见错断或扰动。阿开场SE侧附近可见断层剖面（图3d），断裂带宽约2m，带内较为破碎为构造角砾，整体向东陡倾（65°∠83°），两侧为侏罗系花开左组砂岩（J2h），顶部（Qdl+el）坡积物未见错断。震后地质调查发现，断层出露位置沿公路NW向100m处可见同震裂缝（Liuetal，2022），可见路面砾石被挤压突出，形成小型鼓包，裂缝右旋错开1cm。观察切穿的路基发现，此破裂倾角近直立，未发现垂直错动迹象，此段整体破裂出露长度超过50m，树丛中可见延伸，具有良好贯通性，平均宽度1～3cm，走向为320°（图3e）。沿断裂向SE追索，梅家村附近可见构造角砾岩出露（图4a），角砾呈次棱角状，为钙质胶结。华家庄村附近见断层剖面（图4b），断层（235°∠50°）错断侏罗系花开左组砂岩（J2h），两侧均形成对称牵引褶皱，表现为逆断性质。措么厂村附近草坪背斜轴面在挤压作用下产生斜歪（图4c、d），甚至局部地层倒转，草坪断裂沿背斜核部发育（75°∠40°）表现出断背斜的特征，顶部（Qdl+el）残坡积物未见断层影响。

（3）腊时断裂

腊时断裂（F4）位于草坪背斜西侧，破裂面表现为西倾，北起花椒园村南至腊时村，地貌形迹表现不清晰，走向320°，与草坪断裂近平行，长约21km。花椒园村附近可见断层出露（图5a），断层（285°∠85°）向西陡倾，西侧为花开左组砂岩（J2h），靠近断层处见片理化（图5b），局部绢云母化，东侧为麦初菁组粉砂岩（T3m）。腊时村附近可见麦初菁组粉砂岩被错断（T3m），断层产状245°∠55°，断面宽约20～30cm，为构造角砾，局部黏土充填（图5c、d）。

2.2NNW向断裂

区域内还发现了两条NNW向断裂，分别为小庄村断裂（F7）和罗家村断裂（F8），断裂产状均为东倾，显示为挤压的构造背景，在空间位置上向北延伸可能与草坪断裂交汇。小庄村附近可见断层（85°∠65°）错断三合洞组深灰色灰岩（T3s1）（图6a），并在周围形成宽约10m的破碎带，整体走向为355°，破裂面内充填角砾或钙质胶结物，局部可见构造透镜体（图6b），显示为挤压的构造特征，表现为逆断性质。罗家村一带发育小型揉皱地层产状混乱，断裂两侧岩性差异明显，西侧为花开左组砂岩（J2h），东侧为坝注路组紫红色粉砂岩（J3b）（图6c），断层面宽约20～70cm，可见构造成因的片理化及碳化条带（图6d），顶部（Qdl+el）残坡积物未受断层错动影响。

3讨论

一般来说，剪切带内岩石经历快速冷却被剥蚀至地表的年龄可以作为断裂运动启动的时间。有学者利用低温热年代学方法对哀牢山—红河剪切带内岩石的降温事件年龄进行测定，认为维西—乔后断裂构造运动的启动时间是15～5Ma

（Lietal，2013；Wangetal，2020；王洋等，2022）。参考区域构造演化不难发现，草坪断裂形成时间为印度—亚欧板块碰撞之后约50～34Ma，说明其早在维西—乔后断裂开始活动之前便已经形成。

第四纪以来，青藏高原东南缘构造背景发生了重大改变，先存断裂构造特征与现今动向背景并不一致，但在地震破裂发生时先存斷裂对区域应力释放依然具有十分重要的作用。通常情况下，地震破裂系统既受先存断裂制约又有新生特点（丁国瑜，李永善，1979），不受先存断裂带控制而新产生的断裂带称为新生活动断裂带，而利用先存断裂带构造节面继续活动的断裂带称为继承性活动断裂带（虢顺民等，1999；向宏发等，1999；徐杰，2011；吴坤罡等，2016）。继承性活动断裂带一般按照其继承特征可划分为两类：①同时继承了运动性质及构造面。此类断裂最大的特点表现为休眠后的复活或周期性活动，构造地貌记录了较为完好的断裂活动演化历史，指示其运动性质、休眠时间甚至复活间隔。②仅继承构造面。由于区域构造应力容易发生改变，继承性活动断裂带更多表现出仅继承构造面的特点，对此类发震断裂进行研究时需要仔细甄别先存断裂活动形成的残留地貌与断裂新活动形成的地貌。有时候，若发震构造继承的构造面较为古老，这些先存断裂的构造面特征即能够对发震构造的几何结构进行指示。

漾濞MS6.4地震序列精定位显示其余震集中在草坪断裂（F2）附近（图7a）。经过野外调查发现，草坪断裂与草坪背斜枢纽相重合，为断背斜构造（图2），草坪断裂地貌特征并不显著，未对第四纪盆地、河流产生控制，断层剖面提示早—中更新世以来该区域均未发生过持续构造活动，是一条活动不显著的早第四纪断裂。据云南地区强震统计经验分析，MS≥6.0地震在空间分布上具有群集性，其空间上与晚更新世或全新世活动断裂具有对应关系（苏有锦等，2001；苏有锦，秦嘉政，2001；韩渭宾，蒋国芳，2004）。草坪断裂作为一条第四纪以来不活动的断裂，并不具备发生MS≥6.0强震的条件。我们认为在维西—乔后断裂中段全新世以来持续强烈的构造运动背景下，漾濞MS6.4地震破裂在深部继承了草坪断裂的构造面，其运动性质与维西—乔后断裂保持一致，为一次在新构造运动影响下沿先存断裂构造面发生破裂的地震事件。

值得注意的是，漾濞MS6.4地震序列精定位结果显示地震序列南东端出现散开或分叉的特征（图7a），表现出了断层系统几何结构的复杂性（龙锋等，2021；梁姗姗等，2021；宴金旭等，2021），震源断层延伸至东南后发散为多条具右旋正断性质的分支破裂，是共轭破裂或里德尔剪切破裂的结果（王光明等，2021）。根据野外调查，在地震序列东南端一带发现腊时断裂（F4）、小庄村断裂（F5）及罗家村断裂（F6），与精定位推测断裂位置一致（图7b、c）。参考漾濞地震序列的时空发展特征，东南端的分叉现象主要在地震序发展后期形成（王光明等，2021），Chen等（2022）研究表明，漾濞MS6.4主震震中东南端沿主破裂面方向的力矩密度急剧下降可能是余震分叉的主要原因。综上认为漾濞MS6.4地震产生的右旋剪切作用使得后期余震破裂继承了腊时断裂（F4）、小庄村断裂（F5）及罗家村断裂（F6）的构造面，分散、吸收了剩余应力，并阻止了地震破裂进一步向SE方向延伸发展。

4结论

本文基于云南省地震灾害风险普查漾濞县1∶25万地震构造图填图结果，对2021年云南漾濞MS6.4震区内断裂构造开展了野外调查，初步分析了区域内断裂特征，获得了如下结论：

（1）草坪断裂与草坪背斜枢纽相重合，为断背斜构造，草坪断裂在维西—乔后断裂开始活动之前便已经形成，属于先存断裂；此构造面在地震破裂应力释放过程中具有重要作用，能够对发震构造的几何结构进行指示。

（2）草坪断裂是一条早第四纪断裂，活动性并不显著，不具备发生MS≥6.0强震的构造条件；漾濞MS6.4地震是一次在维西—乔后断裂全新世构造运动影响下沿先存断裂构造面发生破裂的地震事件，其同时继承了维西—乔后断裂的运动性质及草坪断裂的构造面。

（3）腊时断裂、小庄村断裂及罗家村断裂作为先存断裂构造面在漾濞MS6.4地震破裂过程中起到了分散、吸收剩余应力的作用，其使得地震序列南东端余震分布出現散开或分叉的特征。

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