据中国地震台网中心测定，北京时间2014年8月3日16时30分云南省昭通市鲁甸县发生了M_S 6.5级地震，简称鲁甸地震，震中或起始破裂点位于27.1°N，103.3°E，震源深度约12 km(http://news.ceic.ac.cn/CC20140803163010.html).另据美国地质调查局测定，鲁甸地震震中位于27.245°N，103.427°E，震源深度10.0 km，矩震级(M_w)6.1级(http://earthquake.usgs.gov/earthquakes/eventpage/usb 000rzmg#summary)，是青藏高原巴颜喀拉块体及其 邻近地区最新地震活跃期内发生的一次中等强度地震(邓起东等，2014).野外考察可知鲁甸地震烈度最高达Ⅸ，等震线长轴呈NW—NNW向，重灾区主要涉及云南省昭通市鲁甸县龙头山镇、火德红镇和巧家县包谷垴乡等，面积90 km²；Ⅷ度区包括云南省昭通市鲁甸县龙头山镇、火德红镇、乐红镇、水磨镇，昭通市巧家县包谷垴乡、新店镇，曲靖市会泽县纸厂 乡等，面积为290 km²(http://www.gov.cn/xinwen/2014-08/07/content_2731360.htm).截至2014年8 月12日地震共造成617人遇难，112人失踪(http://www.huaxia.com/zk/sszk/wz/ 2014/08/4022958.html). 据相关地震科研机构给出的震中位置和地震烈度分布可知，鲁甸地震发生在青藏高原东南缘著名的鲜水河—小江断裂系东侧昭通—莲峰断裂带上，由于地震没有产生明显的地表破裂带，不同研究组就鲁甸地震的发震断层是否为昭通—莲峰断裂带内部的NE向昭通—鲁甸断裂或NW向断层引发了争论(倪思洁，2014；李响和刘维，2014)，涉及到鲁甸地震的构造属性、川滇地区未来地震形势和未来防震减灾重点地区判定等科学问题.本文在区域地震构造环境分析的基础上，结合鲁甸地震应急考察资料、震源机制解、震源破裂过程、重灾区优势分布方位和余震空间分布特征等，首先论述鲁甸地震的发震断层，然后讨论地震断层的新构造体系属性，在此基础上通过库仑应力计算，分析鲁甸地震的发生对邻近活动断层系触发破坏型地震的可能性.这一研究有助于深化认识地震破裂机制，对活动断层系相互作用和地震空间迁移或未来地震发展趋势等具有重要的科学意义.

在区域构造上，云南鲁甸6.5级地震发生在南北地震带中南段，青藏高原东南缘鲜水河—小江断裂系以东走向NE向昭通—莲峰断裂带西段，北临NNW至近NS向大凉山断裂和马边—盐津断裂(图 1)，属青藏高原东南部川滇菱形块体与华南地块之间I级块体边界构造带(Zhang et al., 2003；Xu et al., 2003).昭通—莲峰断裂带由五莲峰断裂、昭通—鲁甸断裂和会泽—彝良断裂等三条NE向右旋走滑逆断裂组成，1999至2007年期间GPS监测给出的应变速率具有西南大北东小的变化特点：其西南段垂直于断裂带走向的地壳挤压缩短率为4~6 mm/a，右旋剪切应变速率2~3 mm/a；北东段挤压缩短率2~3 mm/a，右旋剪切应变速率0~1 mm/a；整个断裂带处于闭锁状态(闻学泽等，2013)，是近年来中等强度地震多发地带，曾发生过2003年鲁甸M_S5.0和5.1级地震、2004年鲁甸M_S5.6级地震、2006年盐津两次M_S5.1级地震和2012年彝良M_S5.7和5.6级地震等.

图 1

Fig. 1

图 1 鲁甸地震区域地震构造图Fig. 1 Regional seismotectonic map of the Ludian earthquake

从NNW至近NS向安宁河断裂、小江断裂、大凉山断裂和马边—盐津断裂地表迹线展布可知，这些断裂明显切割先存的昭通—莲峰断裂带，第四纪断错地貌测量、古地震研究和GPS监测数据等分析 表明，安宁河断裂左旋走滑速率约为6.5±1 mm/a，南段地表破裂型古地震复发间隔平均值为700±100 a，北段最近几次地表破裂型地震平均复发间隔 约为590±70 a；大凉山断裂左旋走滑速率约为3.3±0.7 mm/a，最新一次地表破裂型地震发生在距今1530至1780年之间，最近2次地震的复发间隔为750±50 a；则木河断裂左旋走滑速率约为6.4±0.6 mm/a，同时带有一定的正断倾滑分量，最新一次地震为1850年西昌7 1/2级地震，复发间隔介于1000~1800 a之间；小江断裂左旋走滑速率10±1 mm/a，中段东支和南段历史上不曾记录到地表破裂型地震(任金卫，1994；Xu et al., 2003；宋方敏等，1998；Ran et al., 2008；Wang et al., 2014).值得指出的是，近SN向安宁河断裂和NW向则木河断裂及其东侧的大凉山断裂和马边—盐津断裂一起构成了青藏高原东缘最新构造变形带，分解了青藏高原东缘近南北向的左旋走滑运动分量，使安宁河断裂的左旋走滑运动速率明显小于其北的鲜水河断裂和其南的小江断裂.其中，鲜水河断裂左旋滑动速率约为12 mm/a，小江断裂左旋滑动速率约为10 mm/a(Xu et al., 2003；宋方敏等，1998)，减少的部分约有3.3 mm/a分解到了大凉山断裂(Xu et al., 2003).由此可见，尽管没有获得马边—盐津断裂的地质滑动速率，但由运动学平衡原理可知其左旋滑动速率约为1 mm/a.

鲁甸地震所在的昭通—莲峰断裂带及与其交汇、切割的马边—盐津断裂是M_S6.0级左右中等强度地震频发区，最大地震为发生在马边—盐津断裂与莲峰断裂交汇部位的1974年5月大关北7.1级地震和1216年3月马湖7级地震，主要发生在马边—盐津断裂上，由于马边断裂带连续性差，由一系列相互切割的NE向和NW向断层组合而成，有研究者称之为马边新生地震构造带(韩竹军等，2009)；有史料记载以来，大凉山断裂沿线没有记录到6.5级以上破坏型地震发生，地表迹线连续性差，但存在古地震遗迹，也是一条形成时代较安宁河断裂要晚的新生断裂带(Xu et al., 2003；何宏林等，2008).

尽管缺乏地震地表破裂带，用常规的地震地质学方法很难对2014年8月3日鲁甸M_S6.5级地震发震断层作有效分析，但可利用震源机制解、余震条带的优势方位和震害空间展布特点等综合判定发震断层，为进一步讨论鲁甸地震对周边地区活动断层系地震的触发作用提供构造物理模型.

据中国地震局发布的云南鲁甸6.5级地震烈度图可知(http://www.cea.gov.cn/publish/dizhenj/464/478/20140807085249557322083/index.html)，地震极震区最高烈度为Ⅸ度，等震线长轴呈NNW至NW向展布，反映出引起地震灾害的地震动沿NNW至NW向衰减较NEE向要慢，衰减较慢的方向一般与发震断层走向或破裂扩展方向一致(张肇诚，1988).野外地震应急科考表明，在鲁甸地震Ⅸ度高烈度区的昭通市鲁甸县龙头山镇、火德红镇和巧家县包谷垴乡范围内，虽然没有发现与现有震源机制解相一致的NW至NNW走向左旋走滑型或NEE向右旋走滑型地震地表破裂带，但存在着NW向和NE向两组孤立分布的地裂缝.其中，NE向地 裂缝均为拉开状张性裂缝(图 2a)，它们连续性差，主要位于陡坡地带，野外可确定它们为地震期间震动形成的张性地裂缝，可称之为鲁甸地震诱发的次生地表破裂；在这些地裂缝附近也可见NE向断层，但与NE向地裂缝没有空间关联性(图 2b).除此之外，龙头山镇光明村还可见断续延伸的NW至NNW向地裂缝，例如在光明村公路旁NW向断层剖面顶部山上存在NW向地裂缝，这些地裂缝沿线顺坡(公路)一侧出现抬升现象，与山顶部陡坎地貌一致(图 2c)；更为显著的现象是顺着NW向坡中槽谷发育的一条走向NW、切割玄武岩、槽谷地面、小路和山脊顶部的地裂缝(图 2d)，部分地段可见存在雁列状排列的张性裂缝，似乎反映出这一地裂缝具有一定的左旋走滑分量，与震源机制解NW至NNW向节面性质相吻合，在一定程度上可能是鲁甸地震发震断层在地表的间接表现.另外，在龙头山镇附近公路上也存在着北西向弧形地裂缝，可能为公路弧形拐弯处出现的边坡下掉滑塌后缘的张性裂 缝带，坐落在张性裂缝带上的房屋严重坍塌(图 2e).

图 2

Fig. 2

图 2 鲁甸地震区次生地表破裂现象(a)龙头山镇沿龙泉河发育的NE向地裂缝；(b)光明村NE向断层剖面(330°∠85°)；(c)光明村公路旁北西向断层剖面顶部山上NW向地裂缝；(d)光明村沿槽谷走向发育的NW向地裂缝；(e)龙头山镇NW向弧形张性地裂缝与砖混结构房屋毁坏.Fig. 2 Secondary surface breaks in the epicenter of the Ludian earthquake(a)NE-trending surface breaks developed along the Longquan River，Longtoushan Town;(b)NE-trending fault(330°∠85°)in cross section at Guangming Village;(c)Surface breaks cutting the range top which occurred on a NW-trending fault;(d)NW-trending surface breaks along a valley at Guangming Village;(e)NW-trending arc-shaped surface breaks and destroyed houses on the breaks.

据云南省昭通市防震减灾局8个台站组成的局域地震台网监测资料可知，鲁甸地震主、余震呈NW向包谷垴—小河断裂密集条带状分布(图 1)，优势方位为N40°W，在垂直NW向密集条带的震源深度剖面上余震呈近于直立的条带集中分布在主震之上(图 3)，显示出鲁甸地震破裂具有从深部起始破裂(震中)，并向上扩展的过程，而在平行余震条带或NW向震源深度剖面上余震的线性集中程度要差，据此可以推断鲁甸地震的发震断层为NW向包谷垴—小河断裂，已有震源机制解表明(图 1；表 1；http://www.cea-igp.ac.cn/tpxw/270724.shtml)，包谷垴—小河断裂为近于直立的左旋走滑断层，即鲁甸地震属左旋走滑型地震.

图 3

Fig. 3

图 3 鲁甸地震主余震震源深度剖面图(房立华博士提供)(a)NW向剖面；(b)NE向剖面.Fig. 3 Focal depth profiles of the Ludian earthquake(Provided by Dr. Fang Lihua)(a)NW-trending profile;(b)NE-trending profile.

表 1(Table 1)

表 1 鲁甸地震震源机制解Table 1 The focal mechanism solutions for the Ludian earthquake 序号 震级Mw 震源深度(km) 节面1走向/倾角/滑动角 节面2走向/倾角/滑动角 来源 1 6.5* 12 341°/82°/-4° 72°/86°/-172° IES** 2 6.1 9.0 162°/86°/6° 72°/84°/176° USGS 3 6.2 14.4 160°/90°/5° 170°/85°/180° GCMT 4 6.2 11 167°/87°/6° 74°/84°/177° 刘超*** 5 6.1 14 160°/80°/-20° 254°/70°/-169° 郭志**** 注：*，MS面波震级；* *，中国地震局地震预测研究所；USGS，美国地质调查局；GCMT，全球重心矩张量解；* * *，刘超等(2014)；* * * *，郭志(2014).

表 1 鲁甸地震震源机制解Table 1 The focal mechanism solutions for the Ludian earthquake

值得注意的是，NW向主余震密集条带的空间 分布明显地切割NE向昭通—鲁甸断裂(图 1)，反映出包谷垴—小河断裂为一条形成时代较晚的新生断层，从一个方面说明包括昭通—鲁甸断裂在内的昭通—莲峰断裂带可能为较早世代活动的断裂带.据中国地震局地质研究所金沙江白鹤滩水电站工程场地近场构造稳定性评价及场址地震危险性分析报告(2002年12月)可知，五莲峰断裂被热释光年龄距今3万年左右的砾石层覆盖，在其西南延伸线通 过金沙江河谷地段，未见断裂切割拔河高度在100 m 至150 m的晚更新世Ⅲ级和Ⅳ级阶地，可能说明五莲峰断裂晚更新世中晚期以来活动性较弱或在地质 意义上不活动，但具有发生小于7级地震的发震能力.

另据鲁甸地震邻近地区GPS监测资料可知(图 4)，1999—2013期间在包谷垴—小河断裂东西两侧GPS测点运动矢量存在明显差异，西侧运动方向为SSE向，量值约为10 mm/a左右，而东侧运动方向为SE向，量值在6 mm/a左右，由此可得包谷垴—小河断裂震前区域左旋应变速率约为3 mm/a，并带有1 mm/a左右近东西向拉伸应变速率，可以解释为什么震源机制解NW向节面带有少量正断倾滑分量的原因.

图 4

Fig. 4

图 4 鲁甸地震震前区域现今GPS运动状态和NE向速度剖面图H119和SCNN测站为连续GPS观测站，观测时间段为2010—2013；其他6个测站均为CMONOC I GPS会战点，观测时间段为1999—2011.Fig. 4 Regional GPS monitoring velocities before the Ludian earthquake(upper) and NE-trending velocity profile across the seismogenic fault

从发震断层NW至NNW走向、陡倾和左旋走滑为主的几何学和运动学性质等可以推测，发生鲁甸地震的发震断层，即包谷垴—小河断裂，应属鲜水河—小江断裂系东侧大凉山断裂南端部组成部分，与马边—盐津断裂一起组成了青藏高原最东缘与华南地块相互作用形成的前缘最新构造变形带，分解了鲜水河—小江断裂系安宁河断裂和则木河断裂的左旋走滑分量，并使青藏高原与华南地块在地形地貌上呈逐渐过渡状态(图 1).

利用弹性半空间模型(Okada，1992)和中国地震局地球物理研究所给出的NW向包谷垴—小河断裂同震左旋错动0.5 m等运动学数据(http://www.cea-igp.ac.cn/tpxw/270724.shtml)，在10 km 深度鲁甸地震触发引起的同震静态库仑应力变化表明(图 5)，大凉山断裂南段、则木河断裂、五莲峰断裂西段和昭通—鲁甸断裂西段等所在地段静态库仑应力有不同程度的增加，其中大凉山断裂南段静态库仑应力增加约7 kPa，五莲峰断裂西段增加约10 kPa，昭通—鲁甸断裂西段增加约20 kPa，而发震的包谷垴—小河断裂周边近70%的区域静态库仑应力的增加最为明显，最高可达70 kPa，迄今为止的大部分余震就发生在这一区域(图 5)，很好地反映出余震往往发生在静态库仑应力增加的区域(King et al., 1994).

图 5

Fig. 5

图 5 鲁甸地震触发的区域静态库仑应力分布计算时采用的摩擦系数为0.3，拉梅系数为3.2074×1010Pa.Fig. 5 Regional static Coulomb stress change triggered by the Ludian earthquakeFriction coefficient is 0.3 and the Lame constraint is 3.2074×1010Pa.

为进一步分析鲁甸地震发生对周边活动断层系应力加载和可能的地震触发作用，依据则木河断裂、大凉山断裂、小江断裂、五莲峰断裂和昭通—鲁甸断裂等几何结构和滑动性质(表 2)，作为接收断层计算表明，则木河断裂、大凉山断裂南段(交际河断裂)、五莲峰断裂西段和昭通—鲁甸断裂西段等有不 同程度加载作用，其中昭通—鲁甸断裂西段增加值最大可达100 kPa；其次为五莲峰断裂，增加值约 12 kPa，但局限在近地表；则木河断裂南段和大凉山断裂南段(交际河断裂)增加值分别为1 kPa和5 kPa；而对小江断裂的影响不大(图 6).考虑到大凉山断裂南段和则木河断裂等地表破裂型地震复发间隔、最新一次地表破裂型地震离逝时间等资料可判定为历史地震空段，特别需要密切关注这些规模较大、发震能力较强活动断层且又为历史地震空段区未来发生大地震的可能性.

表 2(Table 2)

表 2 静态库仑应力计算接收断层参数Table 2 Parameters for the received faults during calculation of static Coulomb stress changes 接收断层系名称 顶部倾角(°) 底部倾角(°) 断层宽度(km) 滑动角(°) 摩擦系数 参考文献 则木河断裂 90 90 20 0 0.3 大凉山断裂 90 90 20 0 0.3 小江断裂 90 90 20 0 0.3 Xu et al., 2003 五莲峰断裂 85 15 20 90 0.6 昭通—鲁甸断裂 90 50 20 90 0.6 闻学泽等，2013

表 2 静态库仑应力计算接收断层参数Table 2 Parameters for the received faults during calculation of static Coulomb stress changes

图 6

Fig. 6

图 6 鲁甸地震邻区接收断层静态库仑应力加载量值剖面图A—A′：则木河断裂；B—B′: 大凉山断裂南段；C—C′:小江断裂北段；D—D′:五莲峰断裂；E—E′:昭通—鲁甸断裂；剖面位置见图 5.Fig. 6 Cross-section distribution of uploaded amount of static Coulomb stress changes on the received faults by occurrence of the Ludian earthquakeA—A′：Zemuhe fault; B—B′: Southern segment of Daliangshan fault；C—C′: Northern segment of Xiaojiang fault；D—D′: Wulianfeng fault；E—E′: Zhaotong-Ludian fault；Locations are shown in Fig. 5.

(1)野外考察、主余震条带状展布、震源机制解和地震烈度长轴方位等资料显示，鲁甸6.5级地震属陡倾角左旋走滑型地震，发震断层为北西向包谷垴—小河断裂，属大凉山断裂南端部组成部分，与西侧的安宁河断裂和则木河断裂，东侧的马边—盐津断裂一起组成了青藏高原最东缘与华南地块相互作用形成的前缘最新构造变形带，分解了鲜水河—小 江断裂系安宁河断裂和则木河断裂的左旋走滑分量.

(2)发生鲁甸地震的NW向包谷垴—小河断裂的同震错动对则木河断裂、大凉山断裂南段(交际河断裂)、五莲峰断裂西段和昭通—鲁甸断裂西段等有 不同程度加载作用，未来应关注这些断裂的历史地 震空段，特别是大凉山断裂中南段和则木河断裂南段发生大地震的可能性.