李　曉 裴向軍 劉　洋

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2014年8月云南魯?shù)镾6.5地震典型地表破裂特征1

李曉 裴向軍 劉洋

（成都理工大學(xué)地質(zhì)災(zāi)害防治與地質(zhì)環(huán)境保護(hù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，成都 610059）

北京時(shí)間2014年8月3日16時(shí)30分，云南省魯?shù)榭h發(fā)生了S6.5地震，本次地震的發(fā)震構(gòu)造為包谷垴-小河斷裂。野外調(diào)查發(fā)現(xiàn)，王家坡不穩(wěn)定斜坡上的地表破裂在整個(gè)破裂帶中比較具有代表性，其地表破裂帶整體走向N45°W—N50°W，并且由剪切破裂、張剪切破裂、壓剪切破裂、張性破裂以及鼓包等典型地表破裂組成。其中左、右地表破裂邊界與發(fā)震斷層的出露位置一致，由斷層錯(cuò)動(dòng)造成；而部分地表破裂與斷層的位置不重合，其成因分為2種，一種是發(fā)震斷層導(dǎo)致的一些次級(jí)地表破裂，另一種是地震引發(fā)的滑坡后緣破裂。地表破裂類型和基本組合特征顯示出王家坡潛在不穩(wěn)定斜坡上的地表破裂帶具有左旋走滑的性質(zhì)。

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引言

2014年8月3日16點(diǎn)30分，云南省昭通市魯?shù)榭h發(fā)生強(qiáng)烈地震（簡(jiǎn)稱魯?shù)椤?·03”地震），震中位于27.1°N，103.3°E，震級(jí)S6.5，震源深度12km（民政部國(guó)家減災(zāi)中心，2014）。根據(jù)民政部門的統(tǒng)計(jì)，地震造成617人死亡，112人失蹤，3143人受傷，大量房屋損毀。本次地震震級(jí)高，震源淺，震區(qū)地質(zhì)環(huán)境復(fù)雜，地形陡峻，誘發(fā)了大量崩塌、滑坡等次生山地災(zāi)害（李西等，2014；陳興長(zhǎng)等，2015）。本文旨在野外調(diào)查和實(shí)地勘測(cè)的基礎(chǔ)上，分析地表破裂的方式和性質(zhì)，為地震次生山地災(zāi)害預(yù)測(cè)與減災(zāi)提供依據(jù)。

1　研究區(qū)域

地震發(fā)生在青藏高原東南緣著名的鮮水河-安寧河-則木河-小江斷裂帶東側(cè)的昭通-蓮峰斷裂系上（李西等，2014；王騰文等，2015）。區(qū)內(nèi)斷裂發(fā)育（圖1），構(gòu)造對(duì)工程區(qū)域穩(wěn)定存在影響的斷裂主要有則木河斷裂（線走向主要為NE向，F(xiàn)13）、大涼山斷裂（F4）、小江斷裂（F17）、昭通-魯?shù)閿嗔眩‵11）、五蓮峰斷裂（F10）、馬邊-鹽津斷裂（F8）、會(huì)澤-彝良斷裂（F19）和包谷垴-小河斷裂（F28）等。

王家坡不穩(wěn)定斜坡位于紅石巖堰塞湖的北東方向，紅石巖村的北面，牛欄江的右岸，河流流向在此由近南北向轉(zhuǎn)為近東西向，不穩(wěn)定斜坡處于河流轉(zhuǎn)彎的弧形下部。研究區(qū)多屬構(gòu)造侵蝕、溶蝕為主的高中山區(qū)和中山區(qū)，這里山高谷深，地形陡峻，切割劇烈，基巖多裸露，巖體主要為強(qiáng)風(fēng)化白云巖、白云質(zhì)灰?guī)r和風(fēng)化殘坡積土。地勢(shì)總體上呈西高東低之勢(shì)。地區(qū)的相對(duì)高差在1000m以上，屬于強(qiáng)侵蝕高中山峽谷地形地貌區(qū)。山脈延伸方向與地層及構(gòu)造線走向大體一致，河谷深切多呈“V”型或“U”型河谷，谷底比降較大，天然比降約6.6‰。

2　發(fā)震構(gòu)造

根據(jù)云南地震實(shí)測(cè)資料（圖2），2014年8月3日地震震中東西向最大水平加速度達(dá)985gal（劉愛文等，2014），垂直加速度約504gal，震中及樞紐工程區(qū)地震影響烈度為Ⅸ度。本次地震Ⅵ度及以上烈度區(qū)總面積為10350km2，極震區(qū)烈度達(dá)Ⅸ度（帥向華等，2014），包括龍頭山鎮(zhèn)大部分地區(qū)及火德紅鎮(zhèn)和包谷垴鄉(xiāng)部分區(qū)域。等震線長(zhǎng)軸呈NNW至NW向展布，反映出引起地震災(zāi)害的地震動(dòng)沿NNW至NW向衰減較NEE向慢，衰減較慢的方向一般與發(fā)震斷層走向或破裂擴(kuò)展方向一致，故根據(jù)等震線長(zhǎng)軸走向判斷發(fā)震斷裂為NW向的包谷垴-小河斷裂。該斷裂位于川滇塊體東側(cè)的涼山次級(jí)塊體南緣的昭通-蓮峰斷裂帶內(nèi)，斷層走向NNW，近直立，由數(shù)條斷續(xù)展布的斷層組成，南東起于包谷垴以北的月亮山一帶，北西經(jīng)龍頭山、樂紅、小河、滿天星，止于東坪一帶，長(zhǎng)度約47km（王騰文等，2015）。據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，斷裂地表線性構(gòu)造不明顯，破碎帶寬約5—20m，主要由斷層角礫巖、片狀巖及構(gòu)造透鏡體組成，含少量糜棱巖及斷層泥，膠結(jié)中等。斷裂形成于加里東期，斷錯(cuò)了寒武系至二疊系等各地層單元，具有長(zhǎng)期的活動(dòng)歷史。

3　地表破裂特征

3.1地表破裂分布

魯?shù)榈卣鹪斐傻耐跫移聫?qiáng)變形區(qū)地表破裂帶大致位于27°06′30″N，103°27′20″E，是一條整體走向N45°W—N50°W的左旋走滑破裂帶，NW走向的具有明顯左行走滑特征的包谷垴-小河斷裂為2014魯?shù)榈卣鸬陌l(fā)震構(gòu)造（李西等，2014），現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，單條地表破裂又以2組方向?yàn)橹?，一組為N45°W—N55°W，另一組為N25°E—N65°E（圖3），其中部分地表破裂走向與主斷裂近平行，主要分布在強(qiáng)變形區(qū)兩側(cè)，部分地表破裂走向與主斷裂斜交，少量與主斷裂垂直。

該區(qū)域發(fā)育有3條主要的同震地表破裂，可劃分為長(zhǎng)約444m的北東段、長(zhǎng)約294m的中段和長(zhǎng)約381m的南西段等3個(gè)相對(duì)獨(dú)立的地震地表破裂段，分別為強(qiáng)變形區(qū)的左側(cè)地表破裂邊界、后緣地表破裂和右側(cè)地表破裂邊界，最大左旋位移分別為0.33m、0.62m和0.55m。除后緣地表破裂延伸方向?yàn)镹60°W外，左側(cè)地表破裂邊界、右側(cè)地表破裂邊界的延伸方向均為N40°W，后緣地表破裂將左、右2條地表破裂邊界相連。地表破裂的延伸長(zhǎng)度普遍較長(zhǎng)，總體在6m以上，最長(zhǎng)的一條地表破裂長(zhǎng)度可達(dá)320m，在延伸過程中以塌陷坑、拉裂槽出露。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)勘查及推斷，該條地震地表破裂帶南東起于王家坡滑坡后緣，北西止于斜坡緩坡、基巖出露的交界處。張開程度在垂直方向上呈現(xiàn)上寬下窄的形態(tài)，向深部逐漸尖滅。在平面形態(tài)上，北西向地表破裂張開程度較小，南東向張開程度較大，具有從深部沿SSE方向向淺地表逐步擴(kuò)展的破裂過程。破裂縫內(nèi)充填物主要有2類，一類為第四系殘積土泥質(zhì)填充，另一種充填物為全-強(qiáng)風(fēng)化碎石土填充（圖4（a）及（b））。

3.2典型地表破裂性質(zhì)

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，王家坡地表破裂方式主要有剪切破裂、張剪切破裂、壓剪切破裂、張性破裂和地震鼓包等（孫鑫喆等，2010，2012；張桂芳等，2011）。其中，最典型的剪切破裂發(fā)育在強(qiáng)變形區(qū)北西側(cè)，主要為L(zhǎng)F6的北西段（破裂位置見圖3），以及一種僅見左旋走滑分量的地表破裂單元，例如P型剪切破裂（圖5（a）），其主要特征是破裂走向與發(fā)震斷層走向基本一致，破裂面近于直立，兩側(cè)以同震左旋走滑位移為主，差異升降運(yùn)動(dòng)不明顯，并伴隨產(chǎn)生一些次級(jí)地表破裂（圖5（b））。王家坡地表破裂帶最為發(fā)育的基本破裂單元是張剪切破裂，其走向N50°W±20°，同時(shí)兼有左旋走滑分量和垂直于破裂走向的張開分量或正斷傾滑分量，局部地段伴隨有南西盤數(shù)十厘米的正斷層狀下降現(xiàn)象。主要集中在強(qiáng)變形區(qū)中、后側(cè)（圖5（c））。王家坡張剪切破裂常呈雁行或左行右階斜列狀組合，呈整體走向N65°W±5°的地震地表破裂帶，拉開寬度20—30cm，與地表破裂帶之間存在著小于等于30°的夾角。最典型的張剪切破裂為L(zhǎng)F5，走向N70°W，整體呈現(xiàn)北東盤上升、南西盤下降的趨勢(shì)，可見相關(guān)的小拉分盆地或陷落坑（圖5（d））。壓剪切破裂主要分布在王家坡地表破裂帶南西側(cè)，以LF6南東段為主，走向N42°E—N48°E，與地表破裂帶整體走向基本一致，形成了南西盤抬升、北東盤下降的陡坎（圖5（e））。與之對(duì)應(yīng)的后緣地表破裂LF5，其南西盤相對(duì)北東盤出現(xiàn)很明顯的下錯(cuò)（圖5（f）），這在一定程度上說明了強(qiáng)變形區(qū)的變形方向及變形程度，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)，整體的滑動(dòng)方向?yàn)镾10°W—S20°W。王家坡張性破裂走向一般為N65°E—N80°E，呈張開狀或出現(xiàn)南側(cè)盤塊體下降現(xiàn)象（圖5（g）），與剪切破裂之間的差異在于張性破裂呈雁行斜列。張性破裂主要分布在2處，一處為地表破裂帶南西側(cè)，為王家坡坡度陡緩交接的部位；另外一處為王家坡滑坡后緣，在接近后壁的地方形成張性地表破裂（圖5（h））。王家坡地表破裂帶上的鼓包主要出現(xiàn)在LF19處。在地震作用下，LF19同震左旋走滑位移逐漸增大，不斷擠壓臨近的基巖，造成裂縫前緣隆起，局部形成鼓包，從形態(tài)特征上看，多為圓弧狀鼓包（圖5（i））。

4　地表破裂組合方式

通過對(duì)王家坡不穩(wěn)定斜坡的高分辨率遙感影像的分析，以及野外考察表明，王家坡不穩(wěn)定斜坡的地表破裂是由剪切破裂、張剪切破裂、壓剪切破裂、張性破裂和鼓包等基本破裂單元組合而成，在不同的區(qū)域有著不同的組合方式（董彥芳等，2012；周春景等，2014；李海兵等，2015；羅文行等，2015）。王家坡地表破裂主要的排列組合方式有3種。第一種，由強(qiáng)變形區(qū)右側(cè)主要的3條走向?yàn)镹45°W—N50°W的左旋走滑破裂組成，呈左行左階羽列，也是該區(qū)域最為常見的排列組合方式。第二種為左行右階羽列，多為出現(xiàn)于局部的地表破裂。第三種為雁行斜列式，主要由強(qiáng)變形區(qū)SW側(cè)前緣張性破裂構(gòu)成，在雁列區(qū)局部出現(xiàn)拉分構(gòu)造。地表破裂類型和基本組合特征等顯示出王家坡潛在不穩(wěn)定斜坡上的地表破裂帶具有左旋走滑的性質(zhì)。

5　成因初析

通過對(duì)以上幾個(gè)典型地表破裂的調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，地表破裂在一般情況下被認(rèn)為是斷層在地表的表現(xiàn)（Yeats等，1997；Xu等，2006；Zhang等，2010），根據(jù)地表破裂的特征可以發(fā)現(xiàn)，其中左、右地表破裂邊界與發(fā)震斷層的出露位置一致，是斷層錯(cuò)動(dòng)引起的；而部分地表破裂與斷層的位置不重合，其成因分為2種，一種是發(fā)震斷層導(dǎo)致的一些次級(jí)地表破裂，另一種是地震引發(fā)的滑坡后緣破裂。

6　結(jié)論

（1）根據(jù)野外調(diào)查和分析，2014年8月3日16點(diǎn)30分發(fā)生的云南魯?shù)榈卣穑谕跫移聺撛诓环€(wěn)定斜坡上所造成的地表破裂帶是一條總體走向?yàn)镹45°W—N50°W的地表破裂帶。

（2）該地震地表破裂帶由剪切破裂、張剪切破裂、壓剪切破裂、張性破裂和鼓包等典型破裂樣式所組成，由左旋走滑破裂（左行左階羽列）、左行右階羽列和雁行斜列式等組合方式。地表破裂類型和基本組合特征顯示出王家坡潛在不穩(wěn)定斜坡上的地表破裂帶具有左旋走滑的性質(zhì)。

（3）地表破裂的產(chǎn)生方式有2種，一種是同震地表破裂，另一種是震后形成的滑坡后緣破裂。

致謝：感謝裴向軍教授在野外關(guān)于地表破裂分析所提出的寶貴意見。

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Characteristics of Surface Rupture of the LudianS6.5 Earthquake in Yunnan Province

Li Xiao, Pei Xiangjun and Liu Yang

(State Key Laboratory of Geohazard Prevention and Geoenvironment Protection, Chengdu University of Technology, Chengdu 610059, China)

At 16:30 on August 3, 2014,S6.5 earthquake occurred in Ludian County, Yunnan Province, and the Baogunao-Xiaohe Fault is the causative structure of this earthquake. Through the field investigation, we found that the surface rupture on Wangjia slope is of typical characteristics of the earthquake, with the surface fracture zone overall trending N45°W—N50°W fracture zone and consisting of shear cracks, transtensional cracks, transpressional cracks, tension cracks and mole tracks. The boundary between the left and the right surface rupture is consistent with the location of the fault, and is caused by the fault movement. The partial surface rupture segment is not coincident with the location of the fault, which could be caused by the following two reasons. The first is that the seismogenic fault results in some secondary surface ruptures, and the second is that the seismogenic fault produces the earthquake landslide trailing edge fracture. The surface rupture types and basic characteristics indicate that the zone is characterized by left-lateral strike-slip mode.

Ludian earthquake; Earthquake surface rupture; Rupture characteristics; Cause analysis

1基金項(xiàng)目 國(guó)土資源部公益性行業(yè)專項(xiàng)（201211055）和國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（40972195）共同資助

2017-01-03

李曉，男，生于1992年。碩士研究生。主要從事地質(zhì)災(zāi)害評(píng)價(jià)與預(yù)測(cè)研究。E-mail：576009560@qq.com

裴向軍，男，生于1970年。博士，教授，博士生導(dǎo)師。研究方向：地質(zhì)災(zāi)害評(píng)價(jià)與防治。E-mail：379975180@qq.com

李曉，裴向軍，劉洋，2017．2014年8月云南魯?shù)镾6.5地震典型地表破裂特征．震災(zāi)防御技術(shù)，12（2）：338—345． doi：10.11899/zzfy20170210