震源机制解是岩石圈脆性层应力状态的客观反映(刘平江等,2007; 唐渊,刘俊来,2010)。由于多个地震的P、B、T轴在一定条件下(断层面的取向有随机性、地震散布于全区等)可平均反映某地区构造应力场的最大、中等、最小主压应力的方向(许忠淮等,1983)。根据震源机制解的P、B、T轴推断应力场主轴方向是一种常用的简便方法(武敏捷,2006)。

2000年以来昭通—鲁甸断裂带及邻区中强地震震源机制解显示,主压应力方向为NW-SE向,主张应力方向为NE-SW向(表4、图4),与区域现代构造应力场是一致的。其中,P轴倾角较稳定,近于水平; T轴倾角北东段陡,南西段缓;

B轴在彝良以北东倾角约30°,至鲁甸往南西变为近直立。P、T轴倾向区域变化明显,P轴北东段(永善和盐津地区)倾向NW,往南西转为倾向SE; T轴则由倾向SW变为倾向NE(表4、图4)。根据主应力轴的分布特征及历史中强地震震源类型特征,推测可能在区域应力场的作用下,整个川滇块体向 SE滑移过程中,在昭通—鲁甸断裂带及邻区受到稳定华南地块的阻挡,造成该区活动断裂表现为NE 向走滑为主兼具逆冲性质。同时,由于阻挡作用的差异,以及小江断裂带走滑活动的影响,导致昭通—鲁甸断裂带及邻区所属的滇东块体逆时针扭转(林向东,2009)。

印度板块持续向欧亚板块的北东向俯冲碰撞为川滇地块现今的SSE向沿喜马拉雅东构造结顺时针旋转提供动力来源。川滇地块、松潘地块和华南地块的相互运动表现为华南地块以稳定被动地块的形式阻挡着松潘地块、川滇地块的E向和SSE向挤压,这种相互运动及阻挡使得块体边界断裂带上应力不断积累,最终以地震的形式释放能量。因此,边界断裂带上及断裂交汇部位地震频发(李西,2015)。近年来昭通—鲁甸断裂带及邻区中强地震频发,断裂带上分布的地震以右旋走滑断层为主,受川滇地块与坚硬的华南块体的共同影响,逆冲分量沿NE向逐渐增加(李君,2016)。

表4 昭通—鲁甸断裂带及邻区2000年以来中强地震震源机制解应力轴参数
Tab.4 Focal mechanism solutions for principle axes of moderate earthquakes of Zhaotong-Ludian Fault Zone and its adjacent areas since 2000

川滇块体的 SE 向滑移在莲峰、昭通—鲁甸断裂附近受到稳定华南地块的抵挡,致使这2条断裂带发生显著NE 向右旋错动与逆冲作用。这正是该区震源机制解主要表现为右旋走滑兼逆冲特征的构造因素(罗钧,2013)。

受小江断裂带具备较大应变积累影响,加上该断裂带和周边区域地壳速度偏低,强度相对较小,处于应力和应变的集中区域,昭通—鲁甸断裂带的活动性,值得重点关注(徐涛等,2014)。

李大虎(2016)通过视密度反演与P波速度结构研究结果表明,昭通—鲁甸断裂北段(鲁甸—彝良段)上地壳深度范围内的介质较南段坚硬,有利于应力积累,具有强震/大震危险背景。鲁甸震源体下方壳内低速层的存在可能使得其上覆脆性上地壳物质易于构成应力集中,易于形成强震,这正是昭通—鲁甸断裂带中强震孕育和发生的深部构造背景(李大虎,2016)。

图4 昭通—鲁甸断裂带及邻区中强地震震源机制解应力轴分布图
Fig.4 The focal mechanism solutions map for principle axes of moderate earthquakes of Zhaotong-Ludian Fault Zone and its adjacent areas

重力研究结果显示的密度结构(陈石等,2014)、GPS监测反映的应变速率(闻学泽等,2013)、噪声成像给出的面波群速度(鲁来玉等,2014)以及地壳精细结构显示的地壳厚度和泊松比变化(王兴臣等,2015)等研究结果都表明,青藏高原下地壳物质在向SE运移的过程中受到昭通—鲁甸断裂SW段和NE段的阻挡作用有所差异,SW段的阻挡作用较弱,NE段的阻挡作用较强。使得昭通—鲁甸断裂NE段对青藏高原下地壳物质向SE运移有较强的阻挡作用,有利于应变能的积累。这些特征表明,昭通—鲁甸断裂NE段与SW段地壳物质组分存在较大差异,结合该地带是应力积累的理想场所(王兴臣等,2015),为鲁甸M_S4.9地震乃至鲁甸地区的中强地震的孕育提供了环境。

综上,昭通—鲁甸断裂带及邻区构造位置特殊,地震构造背景复杂。川滇地块南南东向运动为其提供了活动和变形的动力来源,深部低速层的存在以及地壳物质的差异性等特征为区域地震孕育与发生提供了有利的深部构造环境。

通过对地震序列和震源机制特征分析表明,昭通—鲁甸断裂带及邻区地震类型存在明显分区,主要受区域断裂控制。昭通—鲁甸断裂带及邻区位于川滇块体东侧、大凉山次级块体南缘、川滇块体与华南块体的交界带上。青藏高原物质向东流动,受到坚硬的华南块体的阻挡而转向,致使川滇块体向SE、SSE方向移动并发生顺时针旋转,形成了一系列NE向右旋走滑兼具逆冲的活动构造带,如莲峰断裂带、昭通—鲁甸断裂带和会泽—彝良断裂带等(李君等,2016; 罗钧等,2014)。从而形成了以走滑型和走滑兼逆冲型地震的震源机制解特征。地壳物质的不均匀,导致块体不同部位遭受不同的构造变形,在相对软弱地带,应力容易集中,沿块体运动方向形成NW向活动断裂。区域上形成NE向与NW向断裂网格状交错的构造格局,断裂交汇处成为区域地震孕育的有利场所。地震序列和震源机制解的分布特征很好地说明了这一点。

在鲁甸M_S4.9地震发生后仅32天,2017年3月12日20时21分鲁甸再次发生M_S4.5地震,震中位置为(27.09°N,103.4°E),震源深度10 km。可见,鲁甸地区地震活动异常活跃,值得重点关注。

通过2017年鲁甸M_S4.9地震等震线长轴方向、震源机制解、余震分布等特征以及昭通—鲁甸断裂带及邻区地震类型特征分析,得出以下结论:

(1)等震线长轴方向、震源机制解、余震序列分布等特征表明鲁甸M_S4.9地震可能不属于鲁甸_S6.5地震的强余震。

(2)据历史中强地震震中分布特征,将昭通—鲁甸断裂带及邻区划分为永善—盐津震中区、大关—彝良震中区、昭通—鲁甸震中区和东川—巧家震中区4个震中区。震源机制解的分布和变化与地震序列类型具有很好的对应关系,受区域活动断裂控制明显。

(3)昭通—鲁甸断裂带及邻区构造位置特殊,地震构造背景复杂。区内NE向与NW向活动断裂交错,断裂交汇处成为有利的地震孕育场所。

笔者还注意到,川滇地区在104.0°E线上中强地震震中成串分布,几乎为等间距出现(图3),往南会泽地区亦有该现象。此现象只是巧合,还是与区域未知构造存在某种内在联系,有待进一步研究。