引言

北京时间2022年1月2日云南省宁蒗县永宁乡发生M_S5.5地震，地震发生在川滇交界的泸沽湖畔，震中坐标为27.79°N、100.65°E，震源深度为10 km（徐俊祖等，2022）。值得注意的是，该地区历史上多次发生5.5级左右的中强地震，如2001年5月24日川滇交界带发生了盐源-宁蒗M_S5.8地震、2012年6月24日发生了宁蒗M_S5.7地震等。由于该地区频繁发生中强地震，因此常被称为“地震窝”。泸沽湖为川滇民族生态特色旅游热点地区，加强该地区的新构造运动和发震构造研究对于川滇地震活动的科学研究和社会关注热点的回应均有现实意义。

川滇交界地区频繁的发震及地震灾害使学者们对该地区地震活动特征、地震破坏性及发震构造进行了研究（何玉林等，2002；杜方等，2008；胡朝忠等，2012；常祖峰等，2013；李世成等，2013；曾祥方等，2013；王光明等，2015；徐俊祖等，2022），如何玉林等（2002）从地震灾害特征及灾害损失的角度分析了该地区2001年5月24日M_S5.8地震的震中烈度、地震造成的建筑物破坏和地震地质灾害。2012年6月24日该地区发生了M_S5.7地震，众多学者从震源机制解、震害分布特征、强震动记录和地震精定位等方面开展了研究（胡朝忠等，2012；常祖峰等，2013；李世成等，2013；曾祥方等，2013；王光明等，2015）。上述研究成果对认识该地区地震活动特征具有科学价值，但目前对该地区地震地质背景的研究尚不深入。常祖峰等（2013）认为该地区震区主要展布有NW向永宁断裂和NE向日古鲁-岩瓦断裂，经现场调查初步分析了其活动特征。笔者基于已有研究成果和2022年1月2日M_S5.5地震野外调查成果，分析震区活动断裂的地质地貌证据和活动特征，在此基础上根据震源机制解、同震位移场和地震烈度分布特征，研究此次M_S5.5地震与断裂之间的关系。

1.   区域构造背景

大地构造上，川滇交界地区位于盐源-丽江台缘凹陷带内，北侧为松潘-甘孜皱褶系，南侧为扬子准地台构造单元。盐源-丽江台缘凹陷带在喜山运动早期活动强烈，古近纪以前地层普遍发生褶皱，并在断陷盆地中迅速堆积山麓相、河湖相的红色角砾岩、砂岩、泥岩等碎屑物质，与下伏地层形成角度不整合接触；发生于上新世的喜山期III幕运动使古近系褶皱，新近系则不整合于其上（云南地质局区域地质调查队，1980）。从板块构造视野来看，该地区位于川滇菱形块体内，夹持于西侧的德钦-中甸-大具断裂、南侧的丽江-小金河断裂和东侧的鲜水河断裂等深大活动断裂之间（图1（a））。川滇菱形地块为青藏高原东南缘活动板块，因印度板块持续向北推挤引起青藏高原隆升、高原物质向东侧逃逸（邓起东等，2002）。已有研究表明，川滇地块在向南东移动过程中，伴随了地块转动和块内变形的复杂变形过程（Wang等，1997）。德钦-中甸-大具断裂具有明显的右旋兼正断活动特征（常祖峰等，2014）。丽江-小金河断裂位于一级大地构造扬子准地台丽江台缘褶皱带边缘，是斜切川滇菱形块体内部的重要横向构造，将川滇菱形块体切为川西北和滇中次级块体，为高角度倾斜的左旋走滑兼逆冲的深大活动断裂（刘晓霞等，2020），对鲜水河断裂带向SE向传递的部分变形有吸收作用（向宏发等，2002；徐锡伟等，2003）。现代GPS观测可发现丽江-小金河断裂存在约3 mm/a的左旋剪切运动（Zhang等，2004；Shen等，2005；王阎昭等，2008；程佳等，2012；Rui等，2016）。丽江-小金河断裂两侧地块地势差异显著，川西北地块抬升变形明显高于滇中地块（王庆良等，2008；Liang等，2013）。川滇块体东边界发育的鲜水河断裂为我国强震构造带之一，断裂表现为左旋走滑兼垂向差异运动（Allen等，1991；李玶，1993；钱洪等，1998；李东雨等，2017）。此外，此次地震南侧还发育一条近SN向的区域性断裂——宁蒗断裂，该断裂控制了宁蒗盆地的形成和古近系的沉积，晚更新世以来呈左旋走滑兼正断的运动特征（盐源-宁蒗地震编辑组，1988）。震区周边发育的多条活动断裂显示出震区有着复杂的构造环境。

图 1  震区及附近地震构造

Figure 1.  Map of seismic in and around the earthquake zone

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2.   震区构造活动特征

震区构造复杂，主要为NW、NE向2组棋盘式交叉展布断裂（图1（b））。震区发育的断裂主要形成于印支及早期地质时期，早期多表现为正断层和逆断层。阚荣举等（1977）认为该地区新生代以来构造应力场主要表现为水平NNW向主压应力。在应力场作用下，断裂表现出NE向断裂左旋走滑、NW向断裂右旋走滑的新构造运动总体特征。

根据相关研究成果（胡朝忠等，2012；常祖峰等，2013），震区附近发育的NW向永宁断裂（F₁）和NE向日古鲁-瓦岩断裂（F₂）为晚更新世以来的活动断裂。其中，永宁断裂由3条近平行的永宁断层（F_1-1）、阿拉凹断层（F_1-2）和温泉断层（F_1-3）组成。震区南东侧还发育北东向2条活动断裂，但距本次震中达40 km，且不指向震区，这2条断裂均应与本次地震无关，本文仅对震区附近断裂活动特征进行研究。

永宁断层（F_1-1）呈NW向展布于永宁盆地和泸沽湖盆地（湖泊）一带，局部段落向北弧形微弯，总体倾向NE，倾角陡，全长约30 km。该断裂线性影像清晰，沿断层发育断层三角面、断层槽谷等构造地貌活动特征。断层对永宁盆地、泸沽湖南部边界及古近纪砂砾堆积物具有明显的控制作用。在八七-海衣角一带，可观察到该地区大凹河上游因构造运动右旋位错约1 km，且在海衣角附近河流呈直角向东南拐弯。在扎实村西北1.5 km处发育的三叠系灰岩与大凹河T₂阶地更新统河流相沉积物呈正断接触，断层地貌表现出明显的右旋走滑特征（常祖峰等，2013）。扎实村附近发育平直的断层槽谷（图2（a）），断层槽地冲沟沟口发育阻塞脊，其形成的洪积扇明显被右旋扭曲（图2（b））。

图 2  永宁断裂地貌特征

Figure 2.  Geomorphic characteristics of Yongni fault

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在嘎儿村西南100 m附近见断层发育于T₃阶地上（图3（a）），断层走向310°，倾角75°，NE向断层被斜切，而较新发育的断层呈弧形状倾向SW，其上盘较新及断错形成的地震楔均显示断层具有拉张性质（图3（b））。上覆的晚更新世～全新世褐黄色黏土未发现有断错或扰动迹象（图3（c））。

图 3  嘎儿村断层剖面

Figure 3.  Fault profile of Ga'er village

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综合地貌和地层断错关系，分析认为该断裂新生代以来以右旋走滑兼正断运动为主，最新活动时代为晚更新世。

阿拉凹断层（F_1-2）主要沿大凹河上游一带顺河谷发育，走向NW，倾向NE、SW不定，倾角陡，全长10 km。在阿拉凹一带，断层发育在古近系中，断层地貌表现为清晰的断层陡崖和平直的断层槽地。在断裂通过大凹河上游两侧的T₂、T₃阶地发育地貌面也明显不对称，其北侧阶地均较南侧阶地低，T₃阶地高差达15 m，表现出断层两侧抬升的差异性运动。在日古鲁东3 km山厝一带，大凹河被右旋位错200 m左右。在日古鲁北1.4 km左右公路旁的古近系砾岩中发现有清晰的擦痕和阶步（常祖峰等，2013）。在各左村附近也发现清晰的断层三角面和断层槽谷（图2（c））。阿拉凹西侧T₂阶地年代为（21.19±1.80）ka（常祖峰等，2013），这表明该断裂在晚更新世仍有活动，其活动特征为右旋正断性质。

温泉断层（F_1-3）沿NW向展布于拉瓦片、永宁温泉，延至泸沽湖一带。该断层是永宁盆地北部边缘控制性构造，同时对泸沽湖第四纪断陷盆地有明显的控制作用。断裂沿线在前所、瓦拉片村发育多处高温温泉（高健等，2010）。断裂在泸沽湖北西的巫邱村发育了平行的2条NW向断层，且形成了1个小型地堑。调查发现，地堑中堆积的中更新世红黏土发育了正断层构造楔（常祖峰等，2013）。地貌上，在温泉村（图2（d））和狮子山北西1 km（图2（e）、图2（f））处均可看到清晰的断层三角面和断层陡坎。在泥鳅沟村附近T₃侵蚀阶地断层通过处同样可见连续的线性断层陡坎及冲沟、山脊右旋位错现象，据阿拉凹西侧T₂阶地年代（21.19±1.80）ka分析，T₃阶地应为晚更新世形成。综合上述地貌、地层断错证据及沿断裂温泉发育等特征，分析认为该断层应在晚更新世有构造运动迹象，其活动性质以右旋走滑兼正断为主。

日古鲁-瓦岩断裂（F₂）发育于岩瓦、日古鲁、利家咀和瓦厂等地，走向NE，倾向NW为主，局部地段倾向SE，倾角40°～70°，长约70 km。断裂对瓦岩、日古鲁等地发育的古近系和永宁盆地西缘有较好的控制。断裂沿线在挖都-利家咀一带可观察到数条小溪同步左旋位错现象，断层表现出左旋运动特征；在岩瓦NNE向1.2 km公路旁断错了中更新世和晚更新世砂砾石层，如图4所示（常祖峰等，2013）。综上分析认为，该断裂晚更新世以来以左旋走滑运动为主。

图 4  岩瓦NNE向1.2 km公路旁断层剖面

Figure 4.  Cross section of the fault beside road,1.2 km NNE of Yanwa village

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3.   地质钻探地层特征分析

在日古鲁-岩瓦断裂左旋走滑运动和永宁断裂右旋走滑运动双重作用机制下，其交汇部位形成了应力拉张区，进而形成了永宁拉分断陷盆地，其为不太成熟的盆地，盆地中多残留基岩山丘，实际上其为逐渐发展的活动盆地（常祖峰等，2013）。为进一步分析永宁盆地与断裂活动关系，笔者利用泸沽湖西侧某工程场地地震安全性评价开展的地质钻探资料进行第四系沉积特征分析。场地附近分布有3个串珠状小型湖泊（盆地），从地层分布和钻孔岩芯（图5（a）～图5（e））可知，该场地第四系主要有褐黄色、褐灰色坡残积粘土层、灰黑色湖积层（边缘呈冲积状），下部基岩由二叠系西漂落组玄武岩（P₁x）和黑泥哨组砂岩（P₂h）组成，基岩较破碎。

图 5  泸沽湖西侧钻孔分布与岩芯

Figure 5.  Borehole distrbution and photograph beside the west of Lugu lake

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据地质钻探资料，该小型盆地第四系厚度达100 m左右，且地层变化剧烈，第四系等厚线呈NW向椭圆状展布（图6（a）），其第四系展布特征反映出该盆地可能受NW向断裂影响所致。结合卫星影像线性特征和第四系厚度展布特征，推测该地段可能存在1条NW向断裂f₁。鉴于钻孔Zk11、Zk12和Zk13恰好位于推测断层f₁两侧，因此对这3个钻孔进行联合地质剖面分析，研究断层与第四系沉积的相关性（图6（b））。根据野外调查和钻孔地层分析，该小型湖泊的物质来源为附近河流及斜坡面面流携带沉积形成，堆积环境简单。钻孔揭露主要地层由坡残积相、沼泽沉积相、湖积相、冲积相和下伏基岩组成（表1），这些地层在上述3个钻孔中普遍发育。根据钻孔剖面可知，在钻孔Zk11和Zk12之间，除褐黄色坡积层和沼泽沉积相的黑灰色淤泥层深度变化不明显外，其湖积相层和基岩均同步向东面大幅度骤降，垂直落差最大达40 m左右。根据钻孔Zk11和Zk12内湖积层的剧烈变化和对应的粘土夹层（B1和B2）明显水平位置的差异，认为该地带应存在f₁隐伏断层，且该小型湖泊的形成应与f₁断层密切相关。在钻孔Zk12和Zk13之间，湖积相地层和玄武岩层也存在深度不同的现象，但其落差不显著，且钻孔Zk13地理位置靠近斜坡地带，分析认为其地层变化由地形引起的相变所致。沿此推测断裂发育有小海子、中海子和竹地海子3个串珠状湖泊（盆地），分析认为这也是该断裂活动形成的小型构造盆地。

图 6  第四系等厚线与钻孔联合剖面

Figure 6.  Quaternary isopach map and borehole join profile

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表 1  钻孔主要地层

Table 1.  Main stratum of borehone

地层名称	地层特征
坡积层	褐黄、褐红、褐灰色，结构松散，黏性土为主，山麓斜坡地带含碎石、砾石，表层有植物根系
淤泥层	深灰色，软塑，湿。土质软，表现为高压缩性、强黏着感，层中含少量有机质，偶夹粉土薄层，为沼泽沉积相
泥炭土	灰黑色，可塑，湿。土层中含大量有机质、腐殖质，质轻，易压缩，韧性差，夹灰、黄灰色可塑黏土层，为湖积沉积相
碎石土层	褐黄色，中密，饱和。砾石含量约35%，分布不均匀，大量黏性土和角砾充填，为残积相
玄武岩	深灰色，岩芯裂隙发育，岩质坚硬，钻进困难。岩芯表现为破碎，多呈碎石、碎块状，上部局部地带有全风化残积层分布

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2012年6月24日宁蒗-盐源M_S5.7地震在此盆地出现一系列NW向雁行状构造裂缝（图7（a）、图7（b））（常祖峰等，2013）。地裂缝位于推测断裂的上盘位置，总体走向320°，其NW向裂缝以拉张为主，并伴随少量NE向挤压鼓丘（图7（c））。此断裂可能在2012年宁蒗-盐源M_S5.7地震中产生了局部破裂，这也验证了该隐伏断裂的存在。

图 7  竹地村地裂缝

Figure 7.  Zhudi village ground fissure

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4.   发震构造分析

4.1   地震烈度特征

地震烈度空间分布特征不仅可用于评估地震破坏情况、经济损失等抗震救灾工作，还可用于分析地震与断裂构造运动之间的相互联系。此次地震震中位于永宁镇西北3.4 km左右，震中区最大烈度为Ⅶ度，Ⅵ、Ⅶ度等震线长轴均呈北西走向，如图8所示（王杰等，2022），其等震线长轴方向与该地区发育的北西向活动断裂永宁断裂相吻合。

图 8  宁蒗M_S5.5地震烈度分布

Figure 8.  Ninglang M_S5.5 earthquake intensity distribution map

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沿永宁断裂方向的震害情况如图9（a）～9（e）所示（调查破坏点编号a～e位置标注于图8），其破坏一直延续较远，甚至在Ⅵ度区外的白草坪一带，其砖木结构房屋仍出现大量梭瓦现象，其烈度可达Ⅵ度（图9（d））。而垂直永宁断裂方向的破坏则呈迅速衰减的特征，在温泉村附近（图9（f））较其他Ⅵ度灾害调查点距震中更近，但土木结构和其他结构房屋均无明显的破坏迹象。因此，从地震烈度分布和建筑物破坏具有方向性特征可看出此次地震与NW向的活动构造有明显联系。

图 9  地震破坏现场调查

Figure 9.  Site investigation of earthquake damage

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4.2   震源机制解与同震位移场

亥姆霍兹波茨坦中心（GFZ）、中国地震台网中心和中国地震科学实验场大理中心等多家国内外机构和研究学者采用不同方法进行了震源机制解的研究，其求得的震源机制解和相应标准差如表2所示。由表2可知，除中国地震台网中心给出的结果基本为纯正断型的震源机制解而标准差较大外，其余结果大体一致。

表 2  不同机构给出的震源机制解得到的中心震源机制解标准差

Table 2.  Standard deviation of central focal mechanism solution obtained from focal mechanism solutions given by different mechanisms

序号	震源机制解走向、倾角 和滑动角/（°）	机构或作者	作为初始解得到的中心 震源机制解走向、倾角 和滑动角/（°）	作为初始解得到的 标准差S/（°）	震源机制解与其他机构震源机制解的最小空间旋转角/（°）
1	183，41，−50	亥姆霍兹波茨坦中心（GFZ）	198.7，64.9，−26.2	30.3	30.3
2	198，63，−37	郭祥云等	198.7，64.9，−26.3	30.3	10.6
3	206，71，−9	韩立波等	198.7，64.9，−26.3	30.3	17.1
4	177，69，−71	中国地震台网中心	198.7，66.0，−153.7	95.3	41.3
5	196，55，−30	雷兴林	198.7，64.9，−26.3	30.3	10.5
6	210，73，21	中国地震科学实验场 大理中心	198.7，64.9，−26.7	30.3	45.1
7	293，70，170	赵韬	300.5，66.3，−152.5	30.3	35.5

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以节面Ⅰ走向198.7°、倾角64.9°、滑动角−26.2°和节面Ⅱ走向300.5°、倾角66.3°、滑动角−152.4°进行同震位移场分析，根据前述该地区断裂活动展布特征和震害特征分析可知节面Ⅱ走向较符合发震构造方向。基于弹性半空间模型Okada（Okada，1992），选择展布于地震震中附近的永宁断裂走向几乎平行、倾向EN的震源机制解节面Ⅱ作为发震断层面。根据Wells等（1994）给出的统计公式估计了断层面尺寸和滑动量，断层面长6.9 km、宽5.3 km，滑动量为18.1 cm，计算得到此次地震在周围地区产生的地表同震位移场，如图10所示，图中白色方框表示断层在地表的投影。由图10可知，此次地震周围地区的位移场具有以下特征：对于水平位移场，震中南、北向的物质向震中涌入，东、西向的物质向外涌出；对于垂直位移运动，东、西侧表现为隆升，北侧表现为沉降。上述同震位移运动特征符合野外地质调查的永宁断裂走滑兼正断型地震产生位移场的特征。

图 10  宁蒗M_S5.5地震同震位移场

Figure 10.  Coseismic displacement field of Ninglang M_S5.5 earthquake

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综上所述，该地区第四系分布具有串珠状线性展布的特点，地质钻探揭露的深厚第四系堆积也显示该地区第四纪沉积明显受断裂控制的迹象。由震源机制解和同震位移场可知，此次地震具有NW向走滑兼正断运动特征，现场的地震灾害调查同样显示出地震灾害具有NW向空间展布的线状特征。由上述地震特征分析和该地区断裂活动性质研究可知，NW向永宁断裂与此次地震发震构造相符。

5.   结论

（1）2022年1月2日宁蒗M_S5.5地震震区位于川滇块体内，该地区频繁发生的中强地震与该地区晚更新世以来断裂的强烈活动有关。在NNW-SSE向主压应力场背景下，此处的历史地震和本次地震均表现为右旋拉张效应，从第四纪沉积特征来看，该地区泸沽湖附近的盆地表现为正在扩张的拉张活动盆地。构造应力场和新构造活动的一致性反映出该地区处于新构造运动的扩张期。

（2）该地区发育的众多断裂中，日古鲁-岩瓦断裂和永宁断裂均在晚更新世以来有过活动。其中，永宁断裂由数条彼此斜列的断层组成，该断裂对永宁、泸沽湖等第四纪盆地（湖泊）具有明显的控制作用，是以右旋走滑兼正断性质为主的晚更新世以来的活动断裂。根据地震震源机制解、同震位移场、地震烈度分布特征及现场调查分析可知，此次宁蒗M_S5.5地震与永宁断裂密切相关。