盈江地区处于滇缅弧形构造中,夹于冈底斯—念青唐古拉褶皱系(Ⅰ级)伯舒拉岭—高黎贡山褶皱带(Ⅱ级)铜壁关褶皱束(Ⅲ级)与泸水—陇川褶皱束(Ⅲ级)及古永—盏西褶皱束(Ⅲ级)间。西侧缅甸境内有右旋走滑的近南北向实皆断裂,北部有喜马拉雅东构造结,东部有龙陵—澜沧新生断裂,南部有一系列北东—北东东向断裂,如大盈江断裂等(图1)。

(1)活动块体位置

活动块体是被晚第四纪活动构造(活动断裂、活动盆地和活动褶皱带等)切割、围限且至今仍活动着的地质构造单元,与现今地表破裂型地震的发生密切相关(徐锡伟等,2003b; 骆佳骥等,2012)。

向宏发等(2000)、徐锡伟等(2003b)以右旋走滑的北西向红河断裂、龙陵—澜沧新生断裂和近南北向实皆断裂为界,将滇西地区划分成密支那—西盟(Ⅰ)和保山—普洱(Ⅱ)两个一级活动块体。由于受北东向次级活动断裂的切割,向宏发等(2000)以左旋走滑的北东向龙陵—瑞丽断裂、南汀河断裂和孟连断裂为界,进一步将密支那—西盟(Ⅰ)块体细分为密支那(Ⅰ₁)、龙陵—镇康(Ⅰ₂)、耿马—西盟(Ⅰ₃)和勐龙(Ⅰ₄)4个二级活动地块。盈江5.8级地震震区处于密支那—西盟(Ⅰ)一级活动块体至密支那(Ⅰ₁)二级块体中部(图1)。

(2)区域构造应力场及动力源

区域构造应力场有助于人们理解地震的动力来源。总体而言,云南地区应力场接近水平。大量的研究结果表明,区域内以龙陵—澜沧新生断裂为界,西部地区构造应力场的主压应力优势方位为北北东—北东向,以水平作用为主; 东部地区构造应力场的主压应力优势方位为南南东—南东向,也以水平作用为主(王绍晋等,2005; 谢富仁等,2001; 崔效锋等,2006; 钱晓东等,2011a)。

整个川滇地区处于印度板块北偏东向推挤和青藏高原南南东向挤出的叠加作用区(向宏发等,2000)。而滇西及其邻近地区北西向红河断裂、北西向龙陵—澜沧新生断裂和近南北向实皆断裂3条大型右旋走滑断裂构成板块边缘宽阔的右旋剪切变形带。由于印度板块与欧亚板块之间北向运动速率西大东小递减形成的右旋剪切变形带的应变响应,印度板块向北偏东的运移和对实皆断裂东侧块体施加的挤压作用分量,使得红河断裂以西的密支那—西盟(Ⅰ)块体和保山—普洱(Ⅱ)块体及其次级块体存在着自西向东减弱的北向平移和顺时针转动(徐锡伟等,2003a)。

盈江地区的新构造运动强烈而复杂,主要表现为 云南省地震工程研究院.2006.盈江县平原大桥工程场地地震安全性评价报告.:

F₁:苏典—盈江断裂; F₂:龙陵—澜沧新生断裂; F₃:腾冲火山断裂; F₄:龙川江断裂; F₅:怒江断裂; F₆:柯街断裂;

F₇:澜沧江断裂; F₈:大盈江断裂; F₉:殿厂—平山断裂; F₁₀:瓦德龙断裂; F₁₁:龙陵—瑞丽断裂F₁₂:畹町断裂

图1 盈江5.8级地震区域地震构造简图
Fig.1 Regional seismotectonic map of Yingjiang M5.8 earthquake

(1)间歇性掀斜隆升。随着喜马拉雅自上新世末以来的不断抬升,该区总体上也处于不断抬升的运动过程中,总体呈现出北高南低的掀斜式隆升运动特征。怒江、大盈江等主要河流的河谷内分布着多级河流阶地和剥夷面,说明区内新构造抬升运动还具有间歇性特点。

(2)新生代盆地发育。由于喜马拉雅运动使得块体总体不断抬升,但其抬升幅各不相同,因此造成块体间的差异性运动。这样区内主要断裂的活动方式则表现为断裂两侧相对的水平错动与垂直差异运动,且活动强度不均一,从而形成了一系列沿断裂发育的新生代拉分或断陷盆地,如盈江盆地、陇川盆地等。盈江盆地是云南省的8大盆地之一,沿大盈江断裂呈长条状展布,主要发育第四纪、新近纪河流及湖相沉积,地表以下20 m内主要为第四系冲积砂、粉质粘土和圆砾层等。

(3)岩浆活动强烈。中国境内第四纪以来的火山活动主要分布于龙川江断裂及其以西的腾冲、梁河、盈江等地区,早更新世至全新世均有火山喷发。在盈江的东北边,有腾冲现代火山群与之紧邻(皇甫岗,姜朝松,2000),仅腾冲一带南北向约90 km、宽约50 km的范围内共有较明显山体的第四纪火山60座,其中全新世火山有4座(毛玉平等,2004)。

(1)震区构造

如图1所示,盈江震区主要有北东向和近南北向两组断裂,盈江5.8级地震的微观震中处在北东向大盈江断裂、近南北向苏典—盈江断裂及盈江新生代盆地的交汇区,构造位置十分特殊。

① 大盈江断裂

大盈江断裂位于滇西与缅甸交界两侧,南西起于缅甸八莫盆地,向北东延入云南,顺盈江盆地南缘、梁河盆地北缘经腾冲马厂至江苴街以西,全长约140 km。断裂走向北东40°～75°,主体倾向北西,局部南东,倾角较陡,彼此呈左阶羽列式排列。该断裂新构造活动特征明显,断层三角面、线性山脊、断层槽地等断层地貌发育,冲沟同步左旋位错明显,在航、卫片上线性影像清晰。该断裂对梁河、盈江、缅甸桑岗及西帕河等第四纪盆地和水系具有明显的控制作用。梁河、盈江等地多处露头剖面揭示断层错断了晚更新世或全新世地层,表明断裂自晚更新世以来具有明显的活动特征; 缅甸桑岗、西帕河等地断层揭示断裂曾在晚更新世晚期有过活动。总言之,断裂以水平左旋走滑活动为主,云南段最新活动时间为晚更新世至全新世,滑动速率为1.5～2.5 mm/a(常祖峰等,2011),与虢顺民等(1999)的研究结果2～3 mm/a比较接近; 缅甸段最新活动时间为晚更新世,滑动速率为1.2～1.6 mm/a(常祖峰等,2011)或 1.2～2.2 mm/a(安晓文等,2009),二者结果十分接近。21世纪以来,大盈江断裂附近发生过3次中强地震,分别为2000年10月6日缅甸卡隆卡一带5.8级地震、2008年3月21日盈江5.0级地震和2011年3月10日5.8级地震。

② 苏典—盈江断裂

苏典—盈江断裂南起盈江盆地的北缘,向北经陇中、大寨、苏典、拉马河延至缅甸境内,总体走向近南北,倾向西,倾角50°～85°,长度大于60 km。地貌上,断裂显示出对盈江盆地北侧盏达河谷东岸的侵蚀中山具有一定的控制作用,从拉马河至盈江县城,表现为南北向“V”形冲沟和狭长形盆地。断裂新构造活动显示其最近一次强烈活动发生在早更新世,中更新世活动比较微弱,发生在该断裂距今最近的破坏性地震为2008年8月20日盈江5.0级和21日4.9级及5.9级地震。

(2)地震与断裂的对应关系

根据盈江5.8级地震现场调查,宏观震中位于微观震中的东面,更加靠近大盈江断裂。同时,通过震害调查发现:从震害的衰减看,在平行于大盈江断裂北东走向的方向上相对衰减较慢,而在垂直于走向的方向上则衰减较快; 从震害的分布看,Ⅵ度区及其以上灾区面积分布在大盈江断裂两侧且北西盘一侧明显多于南东盘一侧; 从震害的差异性看,大盈江断裂两侧的震害存在明显差异,北西盘(上盘)一侧破坏较重,南东盘(下盘)一侧破坏相对较轻。比如,Ⅷ度区内的盈江县城、贺费农场、小莫空、上寨等均处在大盈江断裂北西盘,破坏非常严重; 地震地质灾害明显的大盈江江堤和贺哈村也处于大盈江断裂北西盘。综上,从地震震害表现出的较为显著的上盘效应看,大盈江断裂对盈江5.8级地震的空间位置有明显的控制作用。

周光全等(2011)对云南的历史破坏性地震,按照3个震级档次分别对其极震区烈度圈与发震断裂的对应关系进行分析,发现绝大多数地震的极震区烈度圈展布在发震断裂上或其附近,烈度圈长轴方向与发震断裂走向一致或平行。这有助于分析判断地震与地震构造之间的关系。

本次地震共有Ⅵ、Ⅶ、Ⅷ度3级烈度等震线,3级等震线均呈椭圆形,方向性明显,长轴方向均为北东向(图1)。从本次地震极震区烈度圈与构造的对应关系看,极震区烈度圈展布在大盈江断裂上,等震线的长轴方向为北东向,与大盈江断裂北东走向的方向一致。

(1)地震序列参数

据云南地震台网测定,2011年3月10日盈江发生5.8级地震,该地震序列从2011年1月1日发生的4.6级地震开始,截至2011年5月31日,共发生1.0级以上地震2 649次,其中1.0～1.9级2 161次,2.0～2.9级402次,3.0～3.9级73次,4.0～4.9级12次,最大震级为5.8级,序列中4.0级以上地震参数见表1。

表1 2011年1月1日至5月31日
盈江地区M≥4.0地震序列
Tab.1 M≥4.0 earthquake sequence from Jan.1

(2)地震序列特征

① 时间特征

前震序列:时间段为2011年1月1日至3月9日,共发生5次M≥4.0地震(表1)。图2b显示,在主震发生前,蠕变曲线呈逐渐上升态势,反映出盈江地区的应变能量处于不断积累的状态中。

主震序列:时间段为2011年3月10日至5月31日,在主震发生的当天,接连发生了6次4.0级以上地震,之后4月1日又发生了4.0级地震(表1)。图2b显示震区积累的应变能量以突发的形式释放,第三日开始趋缓。反映该序列地震活动在整个序列中占有重要地位,从而可进一步推测该序列的构造破裂活动主要发生在这一时段。

图2 盈江5.8级地震序列图(a)M-T图;(b)蠕变图;(c)深度分布图
Fig.2 Earthquake sequence map of Yingjiang M5.8 earthquake (a)M-T map;(b)creep map;(c)depth distribution map

从盈江5.8级地震序列的空间分布看(图3),本次地震序列主要分布在大盈江断裂、苏典—盈江断裂及盈江新生代盆地的交汇区:4.0～4.9级地震全部沿大盈江断裂分布在长13 km、宽9 km的北东向条带内; 绝大部分3.0～3.9级地震和大部分2.0～2.9级地震沿大盈江断裂分别分布在长12.5 km、宽8 km和长26 km、宽18 km的北东向条带内,前者的个别和后者的少数地震沿苏典—盈江断裂、大盈江断裂中至北东段的交界部位呈南北向条带状展布,两个方向的地震在交界部位呈错断分布状态; 部分1.0～1.9级地震集中在长57 km、宽26 km的北东向条带内,少部分地震总体沿苏典—盈江断裂呈南北向分布。

③ 地震序列精确定位结果

付虹等(2011)对2010年12月14日至2011

年5月31日盈江5.8级地震序列进行地震精确定位,震中分布动态演化过程结果显示:5.8级主震前所有的小震活动主要沿北东向分布,主震发生后的当天小震活动出现在了北西向。

房立华等(2011)对2011年3月10日12时至13日7时盈江5.8级地震的主震序列进行了重新定位。结果显示:余震主要发生在大盈江断裂的两侧,大部分余震分布在大盈江断裂中至北东段的交界部位; 余震分布呈现两个优势方向,一

图3 盈江5.8级地震序列空间分布图(a)4.0～4.9级地震;(b)3.0～3.9级地震;(c)2.0～2.9级地震;(d)1.0～1.9级地震
Fig.3 Spatial distribution of Yingjiang M5.8 earthquake sequence (a)M4.0～4.9 earthquakes;(b)M3.0～3.9 earthquakes;(c)M2.0～2.9 earthquakes;(d)M1.0～1.9 earthquakes

支沿大盈江断裂呈北东向展布,另一支在大盈江断裂中至北东段的交界部位呈北西向展布,两个方向相互交错。

(4)构造意义

根据上述分析认为,盈江5.8级地震序列与震区特殊的地震构造部位依存关系明显,因为有利于地震扩散的部位一般是性质较为软弱的断裂构造的交界部位等地段; 主震及M≥4.0地震序列主要受大盈江断裂活动作用的控制,中小地震序列则是大盈江断裂与苏典—盈江断裂共轭破裂作用的结果。

盈江5.8级地震的地震地质灾害现象比较明显,主要是在极震区出现了地表开裂,砂土液化引起的喷沙冒水及地面沉陷等现象(图4)。

喷沙冒水:砂土液化引起的喷沙冒水区主要分布在大盈江两侧的长20 km左右、宽2～5 km不等的北东向区域内,这些地带原为大盈江河流的古河道和古河滩。其中有两个地带较为严重:一个是丙印村北东的大盈江江堤两侧及弄兴、允冒和贺哈村等地一带(图5a); 另一个是盈江大桥东北的大盈江江堤两侧长约5.2 km的范围。

地表裂缝:大盈江江堤路面、贺哈村等村寨在震后出现连续或断续分布的地表裂缝(图5b),其中大盈江贺哈段及勐展段的地表裂缝规模及变

图4 盈江5.8级地震地质灾害分布图
Fig.4 Geological disaster map of Yingjiang M5.8 earthquake

地面沉陷:砂土液化引起了局部地区的地面沉陷,沉陷范围2～3 m不等,下沉大致10～20 cm。由于地面沉陷,致使建(构)筑物和生命线工程结构地基下沉、遭受破坏。贺哈村部分民

图5 盈江5.8级地震地质灾害震例
(a)喷砂冒水(镜像北);(b)地表裂缝(镜像北东)
Fig.5 Example of geological disaster of Yingjiang M5.8 earthquake (a)water spraying and sand emitting(mirror at north); (b)ground fissure(mirror at northeast)

综上,从盈江5.8级地震产生的地表裂缝、砂土液化区等地表破裂形变带总体呈北东向的分布特征看,大盈江断裂的活动有一定的控制作用。

震源机制解可以直接地反映地震破裂面的力学性质和运动状态。盈江5.8级地震后,中国地震局地球物理研究所、美国USGS等机构第一时间各自发布了相关信息和研究结果。钱晓东等(2011b)利用云南区域数字化地震台网记录,用P波初动符号图解断层面法求得该地震的震源机制解。付虹等(2011)运用Snoke方法,也求取了该地震的震源机制解。表2为各种机构计算得到的5.8级地震震源机制解,不同来源和方法得到的结果比较接近。

根据震源机制解的分析结果,盈江5.8级地震与节面I一致,节面I的走向和倾角与大盈江断裂的特征基本一致。因此,可以初步判断5.8级地震是大盈江断裂在北东向的主压应力作用下产生左旋走滑错动的结果。

表2 2011年盈江5.8级地震震源机制解对比表
Tab.2 Comparison of focal mechanism solution of Yingjiang M5.8 earthquake

盈江地区自2008年发生5.0级地震以来,共发生了17次4级以上地震,包括2008年的3次5级(3月21日5.0级、8月20日5.0级及8月21日5.9级地震)和1次4级地震(8月21日4.9级地震),以及2011年的12次4级地震和1次5级(本次5.8级地震)(表1)。这些地震频繁发生在如此短的时间和如此密集的区域,充分说明了群震是盈江地区地震活动的一大特点,有些学者称这一地区为“地震窝”,又因这一地区地震活动后,云南其它地区及周边地区地震活动性历史上有上升或更强地震发生的现象,因此,也被一些学者称为“地震窗”。

从构造的角度看,这种现象可能与该地区特殊的构造位置有一定关系,盈江5.8级地震震中是反映大构造活动的一个敏感点。当活动块体旋转时,在大盈江断裂中至北东段交叉点、与苏典—盈江断裂的交汇区产生构造闭锁,容易形成应力积累,从而造成地震频发。

盈江地区在发生4、5级地震震群后,一般会持续很长时间,而且有可能伴随更强的地震发生,也常常出现地震成双发生的现象。根据1998年以来盈江地区3.0级以上地震M-T图反映,该地区从1998年至2011年3月经历了3次较强地震活动增强的时序进程,而第3次地震活动增强的结果便是发生了盈江5.8级地震(图6),即本次地震是年初5次4级震群继续增强活动的结果。类似现象在1929、1931、1966、1981和2008年均发生过。如1929年6月12日盈江5.8级地震,半年前发生了5.5级地震,震前2天再次发生了5.5地震; 2008年8月21日盈江5.9级,在3月21日发生了5.0级地震,震前1天又发生了5.0级地震。

图6 1998年至2011年3月盈江地区
M≥3.0地震序列M-T图
Fig.6 M-T diagram of Yingjiang M≥3.0 earthquake sequence from 1998 to Mar.,2011

从盈江地区5级以上历史破坏性地震的分布情况看(图7),2008～2011年4次5级以上破坏性地震的空间位置从西南迁移到东北再逐步向东南方向迁移,似乎具有顺时针旋转迁移的趋势。从构造运动看,这可能是密支那—西盟块体和保山—普洱块体及其次级块体自西向东减弱的北向平移和顺时针转动的结果。

图7 盈江地区M≥5地震分布图
Fig.7 Epicenter distribution of M≥ 5.0 earthquakes in Yingjiang area

(1)盈江地区断裂构造发育,主要有北东向和近南北向两组断裂。综合分析推测认为,盈江5.8级主震是北东向大盈江断裂左旋走滑活动的结果,而前震和主震序列则反映出两条断裂共轭破裂活动的特征。

(2)自有地震记录以来,盈江地区地震活动相对较弱,以5.0级地震为主。1998年至2011年3月经历了3次较强地震活动增强的时序进程,每次发生4、5级地震震群后,一般会持续很长时间,而且伴随更强的地震发生,也常常出现地震成双发生的现象。盈江5.8级地震的发生便是2011年年初5次4级地震震群增强活动的结果。

(1)盈江5.8级地震震中位于大盈江断裂与苏典—盈江断裂的交汇区。当活动块体旋转时,在交界部位产生构造闭锁,容易形成应力积累,从而造成地震频发。2008年以来的4、5级群震可能正好予以验证。

(2)2008～2011年盈江地区4次5级以上破坏性地震的空间分布看,该区的地震活动似乎具有按顺时针方向旋转并向东南迁移的趋势。这可能与密支那—西盟块体和保山—普洱块体及其次级块体自西向东减弱的北向平移和顺时针转动有某种关系。