地质通报  2019, Vol. 38 Issue (6): 967-976  
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常祖峰, 毛泽斌, 马保起, 代博洋. 滇西南阿墨江断裂带与2018年墨江M5.9地震[J]. 地质通报, 2019, 38(6): 967-976.
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Chang Z F, Mao Z B, Ma B Q, Dai B Y. The Amojiang fault zone and Mojiang M5.9 earthquake in 2018 in southern Yunnan Province[J]. Geological Bulletin of China, 2019, 38(6): 967-976.
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基金项目

国家自然科学基金项目《维西-乔后断裂晚第四纪活动、滑动速率及其在川滇块体西边界构造演化中的作用》(批准号:41472204)、云南省地震局传帮带项目《川滇块体边界断裂活动特征与最新活动时代研究》(编号:C3-201709)

作者简介

常祖峰(1966-), 男, 教授级高工, 从事活动构造、地震地质等研究。E-mail:zufch@163.com

文章历史

收稿日期: 2018-10-30
修订日期: 2018-12-03
滇西南阿墨江断裂带与2018年墨江M5.9地震
常祖峰1 , 毛泽斌1 , 马保起2 , 代博洋1     
1. 云南省地震局, 云南 昆明 650041;
2. 中国地震局地壳应力研究所, 北京 100085
摘要: 野外调查表明,阿墨江断裂Ⅲ级夷平面和T4阶地上发育断层垭口,其下地貌面则无断层地貌显示;断层构造岩胶结紧密或呈半固结状,少有断层泥发育;SEM测年显示早更新世活动,断层泥ESR年龄为549±54ka,断层上覆中—上更新统残坡积土未被切穿或发生构造变形;说明该断裂带最新活动时代为早—中更新世。2018年墨江M5.9地震等震线长轴呈与断裂带走向一致的NW方向,指示此次地震的发震构造为阿墨江断裂带西支。受青藏高原物质向东南挤出的影响,震中所在的思茅块体作S向运动。虽然阿墨江断裂带晚第四纪无明显的地表活动迹象,但因该断裂带本身构成了宽阔的构造软弱带,在近SN向挤压应力场作用下,局部地区的应力集中仍可能导致新的破裂并触发类似墨江M5.9地震的中-强地震活动。从区域上看,云南还存在构造条件与之相似的断裂带,如滇东地区的弥勒-师宗断裂带,历史上沿该断裂带曾发生11次5级以上中-强地震。因此,在区域地震危险性评价中,还应该关注第四纪活动迹象不明显,但仍有潜在发震危险性的区域性大断裂。
关键词: 阿墨江断裂带    早—中更新世    构造岩    M5.9级地震    发震构造    
The Amojiang fault zone and Mojiang M5.9 earthquake in 2018 in southern Yunnan Province
CHANG Zufeng1, MAO Zebin1, MA Baoqi2, DAI Boyang1     
1. Earthquake Administration of Yunnan Province, Kunming 650041, Yunnan, China;
2. Institute of Crustal Dynamics, China Earthquake Administration, Beijing 100085, China
Abstract: Field investigation shows that fault mouths are developed on the planation surface Ⅲ and river terrace 4 in the Amojiang fault zone, and below them there is no indication of fault landforms.Structural rocks dated by SEM are Early Pleistocene in age and are cemented compactly or half consolidated, and a few fault gouges dated by ESR as 549±54ka and developed on the fault plains and Middle-Upper Pleistocene deposits covering the faults have not been displaced or deformed tectonically. All these phenomena suggest that the fault zone was mainly active in Early-Middle Pleistocene. The 2018 Mojaing M5.9 earthquake occurred on the western branch of the Amojiang fault zone, and the long azimuth of isoseismal lines of the quake was in NW direction, consistent with the strike of the fault, suggesting that the seismogenic structure of the quake should be the western branch of the fault zone. Despite of no signs of activeness in Late Quaternary along the fault zone, the Amojiang fault zone itself became a broad relative weak belt. Affected by the SE extrusion of the Tibetan Plateau matters, the Simao block where the epicenter is located moved southward. Although the Amojiang fault zone was in absence of evident ground activity during Late Quaternary, the zone itself formed broad weak structural belt. Under the circumstance of the NS-trending tectonic compression stresses, stresses concentration in local area could also give rise to new break and induce the middle-large earthquakes like the Amojiang M5.9 earthquake.Regionally, there are similar fault zones in structural conditions, such as the Mile-Shizong fault zone in southeastern Yunnan, along which there historically occurred 11 earthquakes of magnitude over M5.0. Therefore, the researchers should pay attention to the regional large faults which were not sub-surficially active in Late Quaternary, but still have potential seismic risk in the regional seismic risk assessment.
Key words: Amojiang fault zone    Early-Middle Pleistocene    structural rocks    Magnitude 5.9 earthquake        

阿墨江断裂带位于滇西南地区,是一条复杂的区域性深大断裂带,走向NW,全长360km[1-2]。断裂带东部毗邻红河断裂带和哀牢山断裂带,西部紧接把边江断裂带和无量山断裂带,与这些断裂带呈NW向平行延伸(图 1)。红河断裂带是华南块体与印支块体间一条经历长期演化的块间构造变形带,为一条右旋走滑为主的全新世活动断裂,沿断裂发生多次7级地震[3-11]。无量山断裂带由磨黑、宁洱、普文和景谷-云仙断裂组成,燕山期前为挤压逆冲性质,晚新生代以来表现为右旋走滑性质,在断裂带上发生过10次6级以上地震[12-15]。其中2014年的景谷M6.6地震是该断裂发生的最近一次强震事件[16]。而阿墨江、哀牢山及把边江断裂带晚新生代以来一直处于上升状态,沿断裂带几乎无新生界发育,最近一期强烈活动发生在古近纪末—第四纪初喜马拉雅运动第Ⅲ幕,第四纪活动明显减弱,沿这些断裂带历史上无强震发生。目前,对阿墨江和把边江断裂带的活动性几乎没有研究报道。

图 1 区域地震构造图 Fig.1 The regional seismotectonic map F1—红河断裂带;F2—哀牢山断裂带;F3—阿墨江断裂带;F4—把边江断裂带;F5—无量山断裂带

2018年9月8日在阿墨江断裂带上发生了云南墨江M5.9级地震,震中位置为北纬23.28°、东经100.53°,震源深度11km(http://news.ceic.ac.cn),它是历史上此断裂带上发生的最大地震。地震发生后,有人怀疑该断裂带是否为活动断裂?若不活动,那么此次地震的地震地质背景如何?其孕震机制和发震构造又是什么?分析研究这些问题显然对于更好地认识该区的地质构造控震作用和科学开展未来的强震危险性评价等具有重要意义。近年来,沿把边江、阿墨江及下游李仙江上建设有普西桥、三江口、羊崖山、石门坎、新平寨、李仙江等一系列水电站,为给水电站提供合理的设防参数,笔者曾对这些水电站及公路大桥开展过多项地震安全性评价工作,期间针对阿墨江和把边江断裂带进行了较系统的野外调查研究。依据以往工作成果,本文通过区域地貌、断层与地层间切盖关系,以及构造岩胶结程度、测年结果等对阿墨江断裂带的第四纪活动性进行阐述,并结合地震烈度分布对此次地震的地震地质背景及其孕震机制和发生构造进行讨论。

1 阿墨江断裂带的活动性 1.1 区域地貌

印度板块以每年50mm左右的速度向北推挤,导致青藏高原地壳缩短、隆起,并造成周边块体向外围逃逸[17-22]。青藏高原是中国现今构造活动与地震活动最强烈的地区,并成为周边地区块体运动和构造变形的主要动力来源,强烈地影响着中国西部地区的地貌形态、现今构造活动性和地震活动[23-24]

研究区的构造地貌成因与古近纪—新近纪以来的喜马拉雅运动有密切关系。古近纪—新近纪始新世中期以来,印度板块与欧亚板块持续而强烈的陆-陆碰撞作用,使青藏川滇等区域开始进入喜马拉雅运动期,并导致区域构造与地貌发生翻天覆地的变化,在研究区形成NW—NNW向强烈褶皱、断裂构造,并为之后形成NW向隆升山地、断陷谷地等地貌奠定了构造基础。始新世晚期—渐新世,研究区处于上升阶段。渐新世末期的第三幕喜马拉雅运动,使已形成的NW—NNW向构造带强化,NE向断裂也进一步活动。在中新世,区域上发生了较广泛的伸展运动,在部分山间断陷盆地中接受了一套浅色砂质碎屑物、粘土和褐煤沉积,最终大体形成现代地貌的轮廓。研究区东部为哀牢山脉,西部为无量山脉,其间有把边江、阿墨江自NW而SE并肩纵贯全区。红河(元江)沿哀牢山东侧斜切研究区北东隅。巍峨挺拔的两大山脉和蜿蜒曲折的三大河流,构成了本区地形的基本轮廓。主要山脉、水系的发育与构造线一致,受构造及构造运动的控制。本区新构造运动最主要的特征是大面积的整体间歇性掀斜抬升,其最直接的表现是多层地貌结构的发育。研究区普遍发育三级夷平面,其中Ⅰ级夷平面表现为零散的峰顶面,相当于青藏高原的山顶面,海拔2400m以上。Ⅱ级夷平面是上新世末形成,相当于青藏高原的山原面,原面平坦浑圆,分布广,构成云南高原面,海拔2000~2300m。Ⅲ级夷平面形成于上新世—早更新世,主要分布在把边江、阿墨江及其支流两侧,海拔1600~1800m,地势稍平坦,其上发育有厚约数米的风化残坡积物[1]。与此同时,在总体隆升背景上各块体的隆升幅度有较大差异,并显示由NW向SE降低的趋势,具有明显的掀斜特征。

上新世—第四纪,研究区地壳主要处于间歇性强烈隆升阶段,现代水文网逐渐形成,河流强烈下切,在多数河谷中普遍形成T1~T4阶地。T1阶地一般开垦成农田,阶地面平坦,拔河高度2~10m,由砂砾组成;T2阶地较开阔,阶地面向T1缓倾,拔河高度20~30m,组成物质为泥砂、砂砾等,表面常被风化土壤层覆盖;T3阶地一般较狭窄,阶地面向河道倾斜或成孤立的平缓山丘,后缘与山麓无明显界线,拔河高度45~60m,阶地面由粉砂及砾石组成,表面覆盖风化土壤。T4阶地一般为侵蚀阶地,河流两岸局部发育,表现为平坦地貌面,少有堆积物,地貌部位上位于Ⅲ级夷平面之下。笔者在以往开展的地震安全性评价工作中,对区域内主要河流的阶地进行过一些调查,并重点对磨黑河和勐先大河的阶地进行了初步的年代学研究(表 1)。其中在把边江支流磨黑河沿线,普遍可见T1、T3和T4三级阶地。T1阶地面较平坦,高出现代河床6~8m,宽度100m以上;阶地基座面高出河床2~5m,上覆3~5m厚的冲洪积砾石层,阶地面下3m处砾石层的热释光年龄(TL)约为14ka。T3阶地面分布不连续,局部地段平坦开阔,以2°~5°的倾角向河床缓倾,宽度80~100m;阶地面前缘高出河床50m,二元结构清楚,基底面高出河床30m,上覆10~15m厚的砾石层,其上为含砂砾石的粉砂层,粉砂层底部的热释光年龄约为78ka。T3之上尚有高出河床100m的更高一级的T4阶地,在河谷两侧均发育且形态较完整,形成时代估计为中更新世。勐先一带,把边江支流勐先大河河谷较宽阔,勐先南河流的T1阶地分布于河流东岸,阶地面宽度50~100m,高出河床5~6m,为堆积阶地;阶地的二元结构清楚,下部为砾径5~10cm的砾石层,上部为细砂粉砂层,砾石层高出河床水面1m,砾石层之上为厚近4m的土黄色细砂粉砂层和黑色粉砂层互层,顶部是厚1m的现代耕土层。砾石层之上细砂粉砂层的热释光年龄约为23ka。根据实测的阶地测年数据,并与前人资料对比[25],T1阶地的堆积年龄为14~23ka,T3阶地堆积年龄为78~84ka,T2阶地的年龄介于二者之间,估计为50ka左右;T4阶地高于T3阶地,但又位于上新世—早更新世Ⅲ级夷平面之下,估计其形成时代为中更新世(大于100ka)。

表 1 研究区阶地实测年龄数据 Table 1 Dated age data for terraces in the study area
1.2 阿墨江断裂带活动特征及时代 1.2.1 断裂带总体特征

阿墨江断裂带,北端起始于南华县兔街附近,向SSE方向经龙街、花山至者海后分为东、西两支。其中东支经勐弄坝礼田、大勐连、雅邑、上密地、骑马坝,顺通坝河延出国外;西支基本上沿阿墨江河谷延伸,入李仙河后又顺该河谷延展,至大鹿马附近出境,更南可能与越南黑水河断裂带相连,在越南的莱州会墨与奠边府断裂交会。断裂带总体呈NW—SE向展布,国内长度320km[1]。东、西支又由多条断裂组成,整体构成20~30km宽的断裂带。阿墨江断裂带为唐古拉-昌都-兰坪-思茅褶皱系二级构造墨江-绿春褶皱带和兰坪-思茅褶皱带的分界断裂,控制唐古拉-昌都-兰坪-思茅东缘三叠系的分布,沿断裂分布有基性、超基性岩脉和古近纪火山岩,并具有叠瓦状逆冲构造特点。此外,沿断裂还具有明显的重力高异常带。因此,该断裂应该是切入岩石圈的大型断裂带。

在1:20万墨江幅和普洱幅地质构造图基础上编制的震中区地震构造图显示,阿墨江断裂带东、西支各由3条相互平行的主干冲断层组成,构成宽约30km的断裂带(图 2)。平均数千米发育一条断层,且断层间分叉、复合现象普遍,这也是古老断裂带常有的现象。地质调查显示,沿主干断层构造透镜体、糜棱岩等都很发育,这些主干断层大部分倾向NE,倾角在60°~80°之间,局部可低至40°。沿阿墨江断裂带还常有辉绿岩等基性侵入体分布。但在卫星影像上,无论断裂东支还是西支均无显著且连续的线性构造地貌形迹显示。

图 2 震中地区地震构造图 Fig.2 The seismotectonic map of the epicentral area F1-1—阿墨江断裂带西支;F1-2—阿墨江断裂带东支;F2—把边江断裂带
1.2.2 断裂带西支活动性

阿墨江断裂带的西支一致向东倾,主要发育于中生界红色碎屑岩中,且断层的东盘地层老于西盘地层,构成向西仰冲的高角度叠瓦状构造,其在上干坝—腊脂一带反映较明显。在哈的、上干坝附近,东侧主干断层的断面向NEE倾,倾角60°。东盘晚三叠世砂页岩、灰岩向东倾,倾角20°~40°。西盘中侏罗世及古近纪红层也都向东倾,倾角30°~50°。东盘老地层推覆到西盘较新地层之上,且断层两盘地层都发生了不同程度的动力变质作用。中间一条主干断层东距第一条主干断层3~4km,在其东盘局部还出现与逆冲推覆构造作用相关的轴面向东倾的小背斜构造(图 3)。

图 3 腊脂-普豆叠瓦状构造剖面(据参考文献修改) Fig.3 Imbricate structure cross-section of Lazhi-Pudou J2h—中侏罗统和平乡组;J2y—中侏罗统雅期组;T3l—上三叠统路马组;T3yc,T3ya-b—上三叠统一碗水组

在上腊脂附近河谷中,地表可见3~4m宽的断层破碎带,带内的泥灰岩被碾磨得很细,有的挤成薄片状,其间发育构造透镜体(图 4)。但这些构造岩均呈半固结状,未见断层泥发育。从半固结构造岩的胶结程度和断层泥发育情况推测,该断裂的最新活动时代属早—中更新世。

图 4 上腊脂断层剖面 Fig.4 Fault cross-section of Shanglazhi T3l—上三叠统路马组;T3yc—上三叠统一碗水组

在江西东侧的二台坡(区外)可见20m宽的挤压碎裂带,破碎带以碎裂岩和角砾岩为主,胶结紧密呈半固结状,断裂面产状310°/NE∠40°(图 5)。采集碎裂岩中石英颗粒并进行颗粒形貌电镜分析(SEM),测年结果显示断层最近一期活动可能发生在早更新世。

图 5 二台坡断层剖面 Fig.5 Fault cross-section of Ertaipo ①—中-上更新统残坡积物;②—二叠系凝灰岩;③—碎裂岩和角砾岩;④—二叠系页岩;⑤—石炭系灰岩;C—石炭系;P—二叠系;Q2-3—中-上更新统;SEM:Q1—石英颗粒表面电镜扫描

在普西村附近,断层发育于侏罗系泥岩中,沿破碎带主要为碎裂岩和角砾岩,岩层挠曲明显,碎裂岩有一定程度胶结但未固结,断层面上发育少许断层泥。上覆褐色残积土未被断错,此残积土位于Ⅲ级夷平面地貌部位,但颜色比中更新世网状红土浅,据此估计为晚更新世形成。对断层泥进行电子自旋共振测年(ESR),其结果为549±54ka,属中更新世,说明该断裂最新活动时代为中更新世(图 6)。

图 6 普西附近断层剖面 Fig.6 Fault cross-section around Puxi ①—侏罗系泥岩;②—碎裂岩;③—角砾岩;④—上更新统残积物;J—侏罗系;Q3—上更新统;ESR—电子自旋共振测年

在震中区北侧的丙蚌一带,在Ⅲ级夷平面上沿断裂表现为清晰的断层垭口,但下部地貌面表现不清晰,沿断层线未见断层陡坎、冲沟同步位错等现象发生(图 7-a)。根据区域地貌特征,Ⅲ级夷平面的形成时代为上新世—早更新世,此处断层地貌表明,在Ⅲ级夷平面形成以来该断裂很可能有过较明显的活动,即早更新世以来有过活动,但后期的地表活动迹象不明显。

图 7 丙蚌村和曼结村断层地貌 Fig.7 Fault landforms at Bingbeng Village and Manjie Village a—丙蚌村断层地貌;b—曼结村断层地貌;c、d—曼结村断层基岩露头

继续向北至曼结村,阿墨江在此处发育有T4和T2两级阶地,思茅至昆明的老公路旁可见清晰的基岩断层露头。沿断层线追踪,在T4阶地上见较清晰的断层垭口,但垭口趋于平坦化,表明T4阶地形成以来该断裂可能有过活动,但活动性已逐渐减弱。基岩露头与断层垭口的连线正好通过阿墨江T2阶地,但该阶地面宽阔平坦,其上未见断层陡坎、沟槽等负地形地貌,说明T2阶地形成以后该断裂无明显的地表活动(图 7-b)。如前所述,估计T4阶地在中更新世形成,T2为晚更新世中期形成,由此推测该断裂最新活动可能在中更新世。在基岩露头剖面上可见2条走向均为315°,但分别向SW和NE倾的断层发育,断层面、角砾岩等胶结紧密,且未见断层泥发育(图 7-cd)。从断层面和构造岩胶结程度、没有断层泥等分析判断,此处断层的最新活动时代至少为第四纪,但晚更新世以来未见地表活动迹象。

1.2.3 断裂带东支活动性

阿墨江断裂带东支,主要发育于中生界与古生界间,主要倾向东,且沿断裂带分布带状基性和超基性侵入体。

在江城至绿春公路478里程碑附近(区外),发育宽数十米的破碎带,由碎裂岩、片理化带及断层泥组成,断层产状330°/NE∠77°,北东盘为二叠系灰岩,南西盘为三叠系砂岩和泥岩,上覆中—晚更新世残积红粘土未被切穿。对断层泥石英颗粒形貌的电镜分析(SEM)结果指示,最近一期断层活动可能发生在早更新世(图 8)。

图 8 江-绿公路478里程碑处断层剖面 Fig.8 Fault cross-section at 478 milestone of Jiangcheng to Lvchun highway ①—二叠系灰岩;②—三叠系砂岩;③—红色残积粘土
P—二叠系;T—三叠系;Q2-3—中-上更新统

在绿橡桥东侧约50m处(区外),二叠系茅口组灰岩与龙潭组砂页岩呈断层接触(页岩地层未划出),主断层产状0°/E∠78°,由角砾岩、碎裂岩和片理化带组成。对片理化带石英颗粒形貌的电镜分析(SEM)结果也指示,断裂的最近一期活动可能发生在早更新世(图 9)。

图 9 绿橡桥东50m处断层剖面 Fig.9 Fault cross-section 50m east of Lvxiang bridge ①—角砾岩;②—碎裂岩与片理化带;③—二叠系灰岩;④—上更新统-全新统坡积土;P—二叠统;Q3-4—上更新统、全新统;SEM:Q1—石英颗粒表面电镜扫描

在雅邑东2km处,地表见断层破碎带及基岩陡立带,破碎带主要由碎裂岩组成,胶结紧密,未见断层泥发育,上覆上更新统残积土未见构造变形或切穿(图 10)。

图 10 雅邑东2km断层剖面 Fig.10 Fault cross-section 2km east of Yayi ①—角砾岩及碎裂岩;②—侏罗系泥岩与砂岩;③—上更新统残积土;J—侏罗统;Q2-3—中-上更新统;SEM:Q1—石英颗粒表面电镜扫描

在雅邑北,见辉绿岩侵入体中发育多条断层,主体倾向东,但也有反向断层发育,同时见近水平向擦痕,说明该断裂除逆冲断层作用外,也存在后期走滑运动过程(图 11)。

图 11 雅邑北断层剖面 Fig.11 Fault cross-section north of Yayi ①—印支期辉绿岩;②—角砾岩与碎裂岩等;③—上更新统残积土;T—三叠系;Q3—上更新统

综上所述,阿墨江断裂带是由多条逆冲断裂组成的,宽20~30km的大型区域性断裂带。但无论断裂东支还是西支,在卫星影像上均无特别明显且连续的线性构造地貌形迹显示。地表调查证实,在地貌上,该断裂带主要表现为Ⅲ级夷平面及阿墨江T4阶地上的断层垭口地貌,而在后期的地貌面(如T2)不发育断层陡坎、断层垭口等地貌。该断层带中的角砾岩、碎裂岩等构造岩胶结紧密或呈半固结状,断层面上少有断层泥发育。构造岩SEM测年显示其为早更新世活动,断层泥ESR年龄为549±54ka,属中更新世。断层露头上覆中—上更新统残、坡积土未被切穿或发生构造变形。综合分析推断,其最新活动时代可能为早—中更新世,但晚第四纪以来已无明显的地表活动迹象。

阿墨江断裂带对兰坪-思茅褶皱带与墨江-绿春褶皱带大地构造单元的地质演化历史、岩相分布、岩浆活动等有明显的控制作用,如早古生代兰坪-思茅褶皱带处于隆升状态,而墨江-绿春褶皱带处于坳陷阶段;以西地区主要为中生界且岩浆活动较弱,以东主要发育古生界,且沿断裂出露有多组基性、超基性岩体。但从喜马拉雅运动以来,此断裂对区域构造演化的控制作用明显减弱,断裂两侧均以整体抬升为主。由于本区地壳经历多期构造运动,断裂和褶皱都特别发育。区域上的褶皱多以NW向展布为主,排列十分紧密,其中还有倒转褶皱,反映本区褶皱变形强烈。褶皱卷入的地层主要为侏罗系和白垩系,未见新生界尤其是第四系卷入其中,表明褶皱变形在第四纪前已停止活动。区域上的断裂构造以NW向逆冲断层占绝对优势,一般延伸很长,与褶皱关系十分密切,大体与褶皱轴向一致或基本一致。区域构造上,阿墨江断裂带和把边江断裂带及无量山断裂带均与NW向褶皱伴生,且主要形成于印支期—燕山期,从褶皱和相伴的逆冲断裂性质分析,当时的区域构造应力场的水平挤压方向应为NEE—SWW向[1, 15]

2 墨江M5.9地震发震构造与孕震机制

2018年9月8日墨江M5.9级地震,正位于阿墨江断裂带西支上(图 1图 2),地震最高烈度为Ⅷ度,Ⅷ度、Ⅶ度及Ⅵ度(范围过大,图 2无法划出)等震线长轴呈NW向,与断裂带走向一致,分析认为此次地震与阿墨江断裂带西支密切相关,亦即其发震构造应为阿墨江断裂带西支。

本文无意于分析地震序列的展布来讨论具体的初始破裂是始于NE向节面或NW向节面,因为无论怎么破裂均是该断裂带破裂的结果(图 12)。大量历史地震震例表明,震前应力场与震后应力场会出现明显的不同,且因应力集中点的迁移与应力调整,地震前序列展布与震后序列也会沿不同方向展布。最典型的是2013年3月3日的洱源5.5级地震,震前及地震发生后的初始几天地震序列沿NW向的维西-乔后断裂展布,而之后的小震活动序列却沿鹤庆-洱源断裂展布,显然是NW向维西-乔后断裂地震破裂后,由于区域地应力调整触发了鹤庆-洱源断裂上小震的活动所致[26-27]。类似的例子还有1975年海城7.3级地震等[28]

图 12 M5.9地震序列分布图及震源机制解 Fig.12 M5.9 earthquake sequences and focal mechanism solution

美国地质调查局(USGS)给出此次M5.9地震的震源机制解:节面Ⅰ走向215°,倾角83 °,滑动角3°;节面Ⅱ走向125°,倾角87 °,滑动角173°;P轴方位角170°,仰角3°,T轴方位角80°,仰角7°(http://comcat.cr.usgs.gov/earthquakes/eventpage/usb000sjim#scientific_moment-tensor)。中国地震局台网中心的结果:节面Ⅰ走向129 °,倾角81°,滑动角-155°;节面Ⅱ走向35°,倾角65°,滑动角-10°;P轴方位角355°,仰角24°,T轴方位角260°,仰角11°(http://www.cenc.ac.cn/)。两者结果基本一致,都显示为走滑型地震,水平主挤压应力方向均为NNW—SSE向。P轴与区域应力场研究成果非常接近,为近SN向[29]。因此,此次地震应是在现今的近SN向挤压构造应力场作用下,老断裂带局部活动所致。

分析认为,此次地震发生的地震地质背景和孕震机制为:阿墨江断裂带是一条规模宏大、复杂的区域性断裂带,也是大地构造单元分界断裂,断裂带虽无晚第四纪活动迹象,但断裂带本身却构成了宽阔的相对软弱带,成为中强地震易于孕育的场所。受青藏高原隆起的影响,震中所在的印支块体作南向运动。在近SN向构造应力场作用下,在此宽阔软弱带中局部地区的应力集中产生新的破裂,触发了此次地震。此外,据上述分析,NW—NNW向褶皱和逆冲断裂性质指示该断裂带上存在既有的NEE—SWW向区域古应力场,近SN向现今应力场与NEE—SWW向古应力场相互叠加、相互作用,也是此次中强地震发生的重要触发因素。至于断裂带两侧不同地质演化历史和岩相组合的岩石介质是否也是此次地震的孕震因素,笔者目前尚无确凿的推理依据,但笔者认为这一因素不能完全排除。然而,由于断裂带本身并不活动,此断裂带不具备发生强震的构造条件。根据历史地震资料,在阿墨江断裂带上发生有1941年和2006年2次5级地震,前者位于阿墨江断裂带东支上,后者发生在断裂带西支上,且震中位置与此次M5.9地震非常接近(图 1)。这2次历史地震的孕震机制应该与此次地震相同。

在云南地区,断层性质、活动时代、构造地位、规模等方面与之相似的还有滇东地区的弥勒-师宗断裂带,它是一级大地构造单元扬子准地台与华南褶皱系的分界断裂。该断裂带呈NE走向,北起贵州晴隆和云南富源,向南西经师宗、泸西、弥勒盆地南交于小江断裂,主要由弥勒-师宗和弥勒-富源2条主干断裂组成,实际上由10余条断层构成总长约310km、20~45km宽的大型断裂带[1]。沿断裂带地层强烈挤压破碎,褶皱异常发育,为一压扭性断裂,但在晚第四纪断裂带活动不明显。在该断裂带上弥勒、泸西、晴隆等地历史上曾发生5级以上中强地震11次,其中弥勒一带4次,泸西一带3次,晴隆一带4次,最大地震为1882年弥勒5 3/4级地震。

3 结论

(1)阿墨江断裂带是一条复杂的区域性深大断裂带,为墨江-绿春褶皱带和兰坪-思茅褶皱带的分界断裂。总体呈NW—SE向展布,由多条逆冲断裂组成,构成宽20~30km的断裂带,全长约360km,规模宏大。卫星影像上,沿断裂带无线性构造显示。地貌上主要表现为Ⅲ级夷平面及阿墨江T4阶地上的断层垭口地貌,其下地貌面上没有断层地貌显示。断层角砾岩、碎裂岩等构造岩胶结紧密或呈半固结状,少有断层泥发育。构造岩SEM测年大多显示为早更新世活动,断层泥ESR年龄为549±54ka。断层露头上覆中—上更新统残、坡积土未被切穿或发生构造变形。综合分析认为,该断裂带最新活动时代为早—中更新世,晚第四纪无明显地表活动迹象。

(2)2018年9月8日墨江M5.9地震位于阿墨江断裂带西支上,Ⅷ度、Ⅶ度及Ⅵ度等震线长轴呈NW向,与断裂带走向一致,推断此次地震与阿墨江断裂带西支密切相关,发震构造可能为阿墨江断裂带的西支。

(3)综合分析认为,阿墨江断裂带虽无明显的晚第四纪地表活动迹象,但作为区域上一条大型的复杂断裂带,其本身属于典型的区域性构造软弱带,并成为应力集中带,从而引发中-强地震活动。因受青藏高原隆起的影响,震中所在的思茅块体作持续的南向运动。因此,在强的近SN向挤压构造应力场作用下,在该构造软弱带的局部段落因应力集中产生新的破裂,从而触发了此次墨江地震。但因断裂带本身在晚第四纪期间已无明显地表活动,因而不具备发生更强地震的构造条件。区域上,在断层性质、活动时代、构造地位和规模等方面相似的还有滇东的弥勒-师宗断裂带,历史上沿该断裂带曾发生11次5级以上地震。因此,对于构造极复杂的云南地区,在区域地震危险性评价中,除关注晚第四纪地表活动性明显的断裂外,也应该关注晚第四纪活动迹象不明显,但仍有潜在发震危险性的区域性大断裂。

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