2014年景谷地震震中附近地裂縫成因初析1

石 峰何宏林袁仁茂任治坤韓 非常祖峰李 西1，

1）中國地震局地質研究所，活動構造與火山重點實驗室，北京 100029

2）云南省地震局，昆明 650224

2014年景谷地震震中附近地裂縫成因初析1

石 峰1）何宏林1）袁仁茂1）任治坤1）韓 非1）常祖峰2）李 西1，2）

1）中國地震局地質研究所，活動構造與火山重點實驗室，北京 100029

2）云南省地震局，昆明 650224

2014年10月7日云南省景谷縣發(fā)生了MS6.6級地震，震中附近出現(xiàn)了一系列的地裂縫。本文通過對這些地裂縫的實地調查，結合震源機制、余震分布、烈度分布等其它信息，綜合分析探討了這些地裂縫的成因。結果顯示，這些地裂縫都是斜坡在地震的震動影響下，由于重力作用而形成的。在此基礎上，本文還深入討論了不同裂縫的形成機制和模型，為以后甄別地裂縫成因提供了良好的范例。

景谷地震 地裂縫 成因分析

引言

2014年10月7日21時49分，在我國云南省景谷縣發(fā)生了MS6.6級地震，震中位于景谷縣西南，北緯23.4°、東經(jīng)100.5°。震后中國地震局組織現(xiàn)場應急工作隊對震區(qū)進行了初步調查，結果顯示景谷地震波及的范圍約1.2萬km2，主要造成景谷縣及鄰近9個縣區(qū)共37個鄉(xiāng)鎮(zhèn)受災。Ⅷ度區(qū)主要涉及普洱市景谷縣永平鎮(zhèn)、威遠鎮(zhèn)、益智鄉(xiāng)、碧安鄉(xiāng)，共4個鄉(xiāng)鎮(zhèn)，面積約400km2。本文對景谷6.6級地震震中附近的地裂縫進行了詳細的調查，分析了其形成的原因及模式。

1 景谷地震基本特征

據(jù)中國地震局地球物理研究所陳運泰原始課題組利用全球17個臺站的波形資料反演得到的地震矩張量解結果，2014年景谷地震對應的矩震級為6.02，與USGS的結果基本一致3。其表征震源機制的2個節(jié)面分別為：走向334°/傾角83°/滑動角?169°和走向242°/傾角79°/滑動角?7°。根據(jù)景谷地區(qū)的斷層構造背景，結合烈度分布圖4和余震序列分布圖，判定走向334°/傾角83°的斷層為發(fā)震斷層。

關于震源深度，USGS的研究結果是11.5km；中國地震局公布的研究結果和陳運泰院士課題組的分析結果都是5km，陳運泰院士課題組/北京大學張勇博士等對地震的源破裂過程成像工作的結果顯示，此次地震的滑動分布比較集中，在水平方向沒有看到明顯的破裂方向性。房立華博士等給出的余震重新定位結果顯示，余震總體呈北西向分布，展布較窄、傾角較陡，符合走滑型地震的余震分布特征。震源深度剖面顯示，余震主要分布在5—15km深度。

圖1 2014年云南景谷地震構造特征、余震序列及地裂縫調查點分布圖Fig. 1 Seismo-tectonics，of Jinggu 2014 earthquake，Yunnan Province，

2 震中附近地裂縫調查

2014年云南地區(qū)在較短的時間內已經(jīng)連續(xù)發(fā)生了3次6級以上的地震，它們分別是“5·30”盈江6.1級地震、“8·3”魯?shù)?.5級地震和“10·7”景谷6.6級地震，這有可能標志著云南地區(qū)開始進入了地震活動的“活躍”周期。其中據(jù)初步科學考察，盈江地震Ⅷ度和Ⅶ度區(qū)內出現(xiàn)了大量的地裂縫，長數(shù)米至數(shù)十米，寬數(shù)厘米，最寬20cm，地裂縫在各種方向上均有出現(xiàn)，主要位于斜坡邊緣，屬于張性重力裂縫，不具構造意義，未發(fā)現(xiàn)地表破裂帶（中國地震局盈江縣6.1級地震現(xiàn)場工作隊應急科考組，2014）。而在魯?shù)榈卣鹬袇s發(fā)現(xiàn)了長約2km的近于直立的地震地表破裂帶，走向325°左右。南端部表現(xiàn)出張性破裂分叉，出現(xiàn)多條走向近于東西的張性破裂帶，并疊加有密集的橫向次生張開狀破裂（震動效應）；中北段有“雁列”狀張剪切破裂、“羽列”狀剪切破裂和“鼓包”等組合成的純剪切破裂，擦痕側伏角近于水平，最大左旋位移約0.62m1http://www.eq-igl.ac.cn/wwwroot/c_000000090002/d_1445.html。為了更好地了解景谷6.6級地震，筆者對震中附近展開了詳細的調查，發(fā)現(xiàn)了一系列地裂縫，其走向主要為東西向，兼有一些北東向和北西向，但是地裂縫的分布整體卻是沿北北西向的，與震源機制、余震分布和烈度分布具有很好的相關性（圖1c）。地裂縫的整體分布是在震中附近而且是北北西向的，說明這些地裂縫的產生是受到了景谷6.6級地震的影響。而地裂縫的走向不是北北西向的則連續(xù)性不好，說明這些地裂縫不是地震破裂的直接表現(xiàn)，而是次生表現(xiàn)。

2.1 大佛寺地裂縫（23.379140°N，100.485562°E，1644m）

此處地裂縫主要集中在半山坡路上靠近陡崖的一側，走向主要沿路的走向，以EW向為主（圖2b），在路拐彎地方的裂縫也會沿路拐彎（圖2d），裂縫最寬處約有40cm（圖2e）。在路沿小山梁展布的時候，裂縫會出現(xiàn)在小山梁兩側（圖2c）。這些裂縫都為張性裂縫，走向與震源機制、余震分布、烈度分布揭示的NNW向不同，主要以EW向為主，兼有一些NE向和NW向。而且連續(xù)性不好，一般延伸在100m左右（圖2a）。

圖2 大佛寺地裂縫分布圖Fig. 2 Distribution of ground fissures in Dafoshi

2.2 七七組地裂縫（23.401896°N，100.409352°E，1093m）

此地發(fā)育一條東西向的干溝：禿頭菁。地裂縫出現(xiàn)在溝南坡（圖3a），東西延伸近1000m?？傃由旖鼥|西向，順禿頭菁，斜列的單條地裂縫走向有北東也有北西，有左階也有右階（圖3b）。地裂縫總體走向也與北北西向不同，雖然延伸較長，也不是在陡峭的斜坡上，但是對其成因的初步分析是，飽水的禿頭菁在地震波動的影響下，發(fā)生不均勻沉降導致的地裂縫，并不是地表破裂帶的直接證據(jù)。

圖3 右階的地裂縫Fig. 3 Photo of right-step ground fissures

2.3 舊坑河地裂縫（23.450305°N，100.438826°E，1251m）

此處地裂縫位于一陡峭山梁上，順山梁延展約300m（圖4a）。通過地貌分析，此處為一明顯的古滑坡后緣，古滑坡在此次地震的震動影響下，后緣發(fā)生張性裂縫。裂縫走向為沿古滑坡后緣呈現(xiàn)出一定的弧形，未發(fā)現(xiàn)穿過山梁的裂縫，總體走向為NE向。裂縫以張性為主，以靠近陡崖一側下降為主。這些裂縫可以細分為滑坡后緣裂縫（圖4b）和滑坡側緣裂縫（圖4d）?；潞缶壛芽p沿山梁展布相對較平直，滑坡后緣裂縫呈弧形展布（圖4c）。

3 地裂縫成因分析

地裂縫是地表巖層和土體在自然因素或人為因素作用下，產生開裂，并在地面形成一定長度和寬度裂縫的一種宏觀地表破壞現(xiàn)象?；讟嬙爝\動、地震活動和過量地下水開采都可能影響或造成地裂縫（王景明，2000；李樹德等，2002；王慶良等，2003）。具體到地震活動影響下的地裂縫，也存在是地震震動影響下重力作用導致的地裂縫，還是地震地表破裂帶直接出露的爭論。根據(jù)出現(xiàn)地表破裂帶的地震統(tǒng)計，震級≥6.5級地震可能會沿發(fā)震活動斷層形成數(shù)千米至一百千米量級長的地表破裂帶（Yeats等，1997）。但是也有很多例外情況，比如2013年四川蘆山7.0級地震，雖然出現(xiàn)很多地裂縫，但未發(fā)現(xiàn)明顯的地震地表破裂帶（李渝生等，2013；徐錫偉等，2013）。而2014年的盈江6.1級地震和魯?shù)?.5級地震也都出現(xiàn)了大量的地裂縫（中國地震局盈江縣6.1級地震現(xiàn)場工作隊應急科考組，2014；徐錫偉等，2014）。同樣在景谷地震的震中，筆者也發(fā)現(xiàn)了大量的地裂縫。針對這些地裂縫的成因分析，可以使我們更好地理解地震的破裂過程和構造環(huán)境（蔡華昌等，2001）。雖然這些地裂縫的走向不一、延伸也不是很好，但是這些地裂縫的分布基本上都是在震中附近，而且整體展布與震源機制、余震分布、烈度分布是一致的，都是北北西向的，說明這些地裂縫的形成受到地震動的影響。通過分析景谷地震震中附近的地裂縫成因，筆者認為這些地裂縫都是地震震動影響下重力作用導致的地裂縫，具體成因又可分為以下三種模式。

3.1 邊坡失穩(wěn)

邊坡失穩(wěn)導致的裂縫主要集中在半山坡路上靠近陡峭山崖的一側，主要展布方向為沿邊坡方向（圖5a）。這類裂縫有兩個顯著的特征：一是靠近陡峭的山崖；二是走向沿邊坡方向，會隨著邊坡方向的改變而改變。還有一類地裂縫也是邊坡失穩(wěn)導致的，這類地裂縫由于是位于小型的山梁上，所以兩側都有陡峭的邊坡，因此分布在山梁兩側（圖5b）。這種裂縫都是在地震的震動影響下，由于臨空面的存在，在向臨空面方向水平拉張力和重力作用的共同作用下，產生沿邊坡方向的張性裂縫。大佛寺附近的地裂縫就是典型的這種成因。

3.2 不均勻沉降

在富水環(huán)境下，地震產生的波動會導致溝兩側或一側松軟的沉積物不均勻沉降，這樣也可能導致地裂縫的產生（圖5c）。這種裂縫的顯著特點是局部走向和斜列形式（左階、右階）混亂，但是整體走向是沿溝的方向。七七組的地裂縫就是典型的不均勻沉降導致的。首先七七組的地裂縫都位于水溝的一側，而且呈現(xiàn)出沿溝坡展布的特征。雖然溝坡并不陡峭，但是由于是處于富水環(huán)境下，而且堆積物十分松散，在地震的震動影響下，由于不均勻的沉降，導致了這些裂縫的產生。這也就導致了這些裂縫的走向并不受地震的破裂方向（北北西向）控制。

圖5 地裂縫形成機制卡通圖Fig. 5 Cartoon showing the mechanism of ground fissures

3.3 滑坡邊緣

滑坡的邊緣容易產生大量的裂縫，主要標志是裂縫沿后緣弧形展布和沿側緣的分布（Cruden等，1996；Highland等，2008）。對于地震同震產生的滑坡，容易識別出滑坡邊緣的裂縫成因。但是對古滑坡邊緣的裂縫則比較難以識別。地裂縫在大型古滑坡的側緣，在局部看起來很像是直線展布，舊坑河的地裂縫就是這種典型情況。此處地裂縫沿山梁一側展布，局部看起來很平直，但是整體還是古滑坡的邊緣。這種地裂縫的特征是伴隨滑坡產生（圖5d）。無論是同震產生的滑坡還是古滑坡，其邊緣都是相對不穩(wěn)定的，容易在地震的震動影響下，受到重力作用產生張性裂縫。

4 結論

通過對2014年云南景谷6.6級地震震中附近地裂縫的調查，結果顯示地裂縫主要為東西向，兼有一些北西和北東向，呈斜列展布，有左階也有右階。結合震源機制、烈度分布和余震分布，筆者認為這些地裂縫都是處于斜坡處，在地震的震動影響下，由于重力作用而產生的。這些裂縫的產生原因具體可以分為三種模式：邊坡失穩(wěn)、不均勻沉降和滑坡邊緣。

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Genetic Analysis of Ground Fissures Around Epicenter of 2014 Jinggu Earthquake, Yunnan Province

Shi Feng1)，He Honglin1)，Yuan Renmao1)，Ren Zhikun1)，Han Fei1)，Chang Zufeng2)and Li Xi1,2)

1）Key Laboratory of Active Tectonics and Volcano, Institute of Geology, China Earthquake Administration, Beijing 100029, China
2）Earthquake Administration of Yunnan Province, Kunming 650224, China

The Jinggu earthquake（MS6.6）occurred on October 7th，2014 in Yunnan province，led to severe ground fissures near epicenter region. Base on field survey，combining with focal mechanism，aftershock distribution and isoseismal maps，we analyze the possible cause of these ground fissures，and find that the action of gravity plays an important role in the fissure formation．We also discuss the different mechanisms and models of these ground fissures，which could provide a good example for research of ground fissures in future．

Jinggu earthquake；Ground fissures；Genetic analysis

石峰，何宏林，袁仁茂，任治坤，韓非，常祖峰，李西，2014．2014年景谷地震震中附近地裂縫成因初析．震災防御技術，9（4）：782—789．

10.11899/zzfy20140405

中國地震局地質研究所基本科研業(yè)務專項（IGCEA1419和IGECEA1416）和中國活斷層探察——南北地震帶中南段（201108001）共同資助

2014-10-27

石峰，男，生于1984年。助理研究員。主要從事活動構造與構造地貌研究。E-mail：shifeng@ies.ac.cn，skywazy@126.com

2 http://www.cea-igp.ac.cn/tpxw/270908.shtml

3 http://earthquake.usgs.gov/earthquakes/eventpage/usb000sjim#scientific

4 http://www.cea.gov.cn/publish/dizhenj/464/478/20141011091458652940205/index.html