鲁甸县位于云南省东北部,地势东西两侧高,中间低平(帅向华等,2014),受牛栏江及其支流强烈侵蚀作用,多属高山、中山区,山高谷深、地形陡峻、切割剧烈(周庆,吴果,2015)。震区发育北西、北东向2组活动断裂。北西向断裂的典型代表为全新世活动的包谷垴—小河断裂,该断裂由数条雁列展布的分支断层组成,总长约40 km,走向330°。2014年鲁甸M_S6.5地震产生了自龙头山镇以南向谢家营盘—光明村—王家坡一段长约8 km北西向断续展布的地表破裂带,破裂带总体呈左行右阶排列,伴有30～35 cm左行走滑分量。地表破裂追踪的活断层倾向北东,倾角60°～62°(Li et al,2015)。北东向构造的典型代表为昭通—鲁甸断裂,由3条右阶雁列展布的次级断裂组成,全长约160 km; 总体走向40°～50°,倾向北西及南东,倾角60°～80°。目前的证据表明该断裂至少在晚更新世以来有过活动,活动性质为右旋走滑。本次地震的空间位置更接近于昭通—鲁甸断裂的西支断裂(图1)。

据昭通数字地震台网测定,截至2017年2月10日11时,本次地震序列共发生可确定位置的地震29次,其中1.0～1.9级23次,2.0～2.9级5次,3.0～3.9级1次。余震序列的空间分布具有沿北东方向分布的趋势(图2)。

图1 鲁甸MS4.9地震构造简图(修改自Li et al,2015)
Fig.1 Regional seismotectonic map of the Ludian MS4.9 earthquake(modified from Li et al,2005)

图2 鲁甸MS4.9地震余震序列分布图
Fig.2 Distribution of the Ludian MS4.9 aftershock sequence

为加快推进地震预警体系建设,云南省地震局在川滇交界建设了滇东北简易烈度计台网,该观测系统由120个烈度计观测台站及3个测震台站构成。鲁甸M_S4.9地震中,该台网共70个台站获取到记录,其中Ⅵ度区内有铁厂、乐红、新店、龙头山4个烈度台获取到记录,按照《仪器地震烈度计算暂行规程》(中国地震局,1998)对记录进行基线校正和滤波处理,生成仪器烈度图(图3)。从图3可以看出,Ⅵ度区等震线的优势方向显示为北西向。

图3 滇东北简易烈度计台网生成的鲁甸地震烈度速报图
Fig.3 Earthquake intensity rapid report map of Ludian MS4.9 earthquake by simple earthquake intensity meter network in Northeast Yunnan

按照《地震现场工作大纲和技术指南》(中国地震局,1998),结合灾区实际情况,其房屋建筑按结构类型可分为土木结构、砖混结构、框架结构和钢架结构4大类。(1)土木结构:为当地传统民房,夯土墙承重,多为二层,墙抬木梁,人字形瓦屋顶(非明伦等,2006);(2)砖混结构:砖砌墙体承重,设置钢筋混凝土圈梁、构造柱和现浇楼(屋)盖的混合结构,主要为恢复重建自建民房(和嘉吉等,2015);(3)框架结构:主要为经过正规设计的由钢筋混凝土梁柱组成的框架体系承重,现浇楼板(屋)盖;(4)钢架结构:以钢材制作为主的钢构架承重体系,其强度高、自重轻、整体刚性好、变形能力强,抗震性能好(谢云飞,李琪,2009)。龙头山镇恢复重建的学校、医院、政府办公楼等公共建筑以及部分民房均为钢架结构。

(1)土木结构房屋

震区土木结构房屋主要表现为老裂缝加宽加长、局部墙面抹灰层脱落,少数出现轻微裂缝及梭掉瓦,偶见局部墙体倒塌加重(图4)。

图4 土木结构房屋震害特征
Fig.4 Earthquake damage characteristics of civil structure building

(2)砖混结构房屋

震区砖混结构房屋整体结构完好,少数老旧砖混房屋老裂缝加宽加长、局部墙面抹灰层脱落; 恢复重建房少数房屋窗角、门头、楼梯间等震害薄弱部位以及结构不合理的外挑墙体出现轻微裂缝; 少数房屋因地基不均匀沉降造成楼板及墙体出现轻微裂缝及老裂加重(图5)。

(3)框架结构房屋

震区框架结构房屋整体结构完好,个别房屋梁、柱和墙体连接出现轻微裂缝、掉灰皮(图6)。

(4)钢架结构房屋

震区钢架结构房屋整体结构完好; 大型公共建筑(如学校、医院)多以3～5层为主,其中少数房屋梁、柱和墙体连接处轻微裂缝,窗角、门头墙体明显开裂; 个别墙体出现贯穿性明显裂缝,掉灰皮、灰块; 个别房屋天花板局部脱落。民房多以两层为主,个别房屋墙、梁结合部位出现细微裂缝,掉灰皮(图7)。

图5 砖混结构房屋震害特征
Fig.5 Earthquake damage characteristics of brick-concrete structure building

图6 龙头山镇某框架结构房屋震害特征
Fig.6 Earthquake damage characteristics of a frame structure building at Longtoushan Town

图7 钢架结构房屋震害特征
Fig.7 Earthquake damage characteristics of steel frame structure building

地震发生后,云南省地震局派出由11名专家组成的灾害损失调查工作小组,于2017年2月9～10日对鲁甸县、巧家县部分乡(镇)进行灾害调查。根据地震科技支撑资料和现场实际情况,采取北西、北东路线穿线调查和以乡镇为单位的区块调查相结合的方法,共调查47个居民点和4个访问点,如图8所示。

震区为“8·03”恢复重建区域,民房房屋结构以砖混结构为主,框架、钢架结构为辅; 震区房屋整体抗震性能较好、震害普遍较低、震害现象不明显。为了科学地评定烈度,现场工作组在采用常规房屋震害调查方法的同时,重点关注了这类房屋结构薄弱及不合理部位的震害情况,并且结合现场少量土木房屋叠加和新出现的震害现象综合评定烈度。

地震震害和烈度考察以《地震现场工作 第3部分:调查规范》(GB/T 18208.3—2011)和《地震现场工作大纲和技术指南》(中国地震局,1998)为主要技术指导,以《中国地震烈度表》(GB/T 17742—2008)为烈度评定依据开展工作。

从47个实地调查点中,选取具有代表性的15个点作为抽样点,计算震害指数(卢永坤等,2014),结果如表1所示。评定本次地震烈度,同时参考鲁甸地区活动断裂以及昭通市防震减灾局提供的余震序列,圈出烈度分布图(图8)。

图8 云南鲁甸MS4.9地震调查点及烈度分布图
Fig.8 Distribution of survey points and intensity of Ludian MS4.9 earthquake in Yunnan

表1 砖混结构房屋建筑抽样点破坏面积(m2)与震害指数汇总表
Tab.1 Destroy area of brick-concrete structure building(m2)and seismic damage index

本次鲁甸地震灾区最高烈度为Ⅵ度。等震线形状呈椭圆形,长轴走向为北东,灾区总面积约为190 km²。Ⅵ度区东起鲁甸县龙头山镇石垭口、肖家垭口一带; 西至龙头山镇西屏村大树子、老店镇团林堡村郑家垭一带; 南起巧家县包谷垴乡; 北到鲁甸县龙头山镇营盘村大园子—新发社一带。地震造成鲁甸县龙头山镇、火德红镇,巧家县包谷垴乡、老店镇4个乡镇部分行政村房屋建筑和工程结构不同程度的破坏。