本次地震灾区地处云南省西部,涉及漾濞县、大理市、洱源县、巍山县、云龙县和永平县共6个县(市)。该区域属横断山脉滇西高山峡谷区,最高点苍山马龙峰海拔为4 122 m,最低羊街河汇入漾濞江处海拔为1 174 m,垂直高差近3 000 m,地形起伏巨大。

受青藏高原强烈隆升和大规模侧向挤出作用的影响,灾区所处的滇西北地区地壳运动剧烈、地震活动频繁、断裂构造复杂(许志琴等,2011)。区域内发育有NNW、NE、近SN和近EW向多组断裂构造,并以NNW向断裂占主导地位,包括红河断裂、维西—乔后断裂、澜沧江断裂等一系列大型右旋走滑断裂(图1)。其中距震中最近的维西—乔后断裂走向NNW,主体倾向SW,展布于震中以东约8 km。该断裂北起迪庆藏族自治州维西县,南东经大理白族自治州洱源县的通甸、马登、乔后,止于点苍山西南,长约280 km,是一条晚更新世活动断裂(张培震等,2002; 国家地震局地质研究所,云南省地震局,1990)。

图1 漾濞MS6.4地震震中附近区域地震构造图(由中国地震局地质研究所吴熙彦提供)
Fig.1 The seismotectonic map in the Yangbi MS6.4 Earthquake region (By Wu Xiyan,Geology Institute of CEA)

由漾濞M_S6.4地震余震分布图(图2)可以看出,截至2021年5月22日11时50分,经重新定位后的漾濞M_S6.4地震序列321个余震震中呈明显的NNW向分布,与维西—乔后断裂基本一致。而在垂直截面上,序列的震源分布明显西倾,显示主震可能就发生在倾向SW的维西—乔后断裂约13 km深处。震源机制解表明(图3),主震为一次具有走滑分量的正断型事件,其节面Ι走向141°,倾角68°,与维西—乔后断裂的空间展布基本一致。

在漾濞M_S6.4地震震中距35 km范围内共有11个强震动观测台站获得了强震加速度记录(表1),其中最大加速度峰值达720 cm/s²,由位于漾濞县地震局院内的台站获得,震中距8.6 km。而距震中更近的漾濞太平台获得的加速度峰值仅为漾濞县城的一半,这与现场调查确定的宏观震中位于县城附近一致。如图4所示,漾濞县城台站的加速度反应谱特征周期T_g达1 s,反映漾濞M_S6.4地震的地震波低频成分丰富。

图2 漾濞MS6.4地震余震分布图(中国地震局地球物理研究所,2021)
Fig.2 The aftershock distribution of the Yangbi MS6.4 Earthquake(Geophysics Institute of CEA,2021)

图3 漾濞MS6.4地震震源机制解(中国地震局地球物理研究所,2021)
Fig.3 The focal mechanism solution of the Yangbi MS6.4 Earthquake(Geophysics Institute of CEA,2021)

表1 漾濞MS6.4地震强震记录
Tab.1 The strong motion records of the Yangbi MS6.4 Earthquake

图4 漾濞MS6.4地震县城台站加速度反应谱
Fig.4 The acceleration response spectra of the Yangbi MS6.4 Earthquake at Downtown Station

依据《中国地震烈度表》(GB/T 17742—2020)、《地震现场工作第三部分:调查规范》(GB/T 18208.3—2011)等相关规范和标准,灾评科考组对218个居民点开展了震害调查和烈度评估,并进行了震害指数验算。综合震区构造背景、余震序列空间分布、震源机制解、强震动加速度记录等资料,完成了漾濞M_S6.4地震的烈度评定(图5)。

本次地震最高烈度为Ⅷ度。Ⅵ度及以上区域面积约6 600 km²,共涉及大理州漾濞、大理、洱源、永平、云龙、巍山共6县(市),覆盖人口934 911人。其中,Ⅷ度区全部处于漾濞县境内,面积约170 km²,主要涉及漾濞县苍山西镇、漾江镇、太平乡3个乡镇; Ⅶ度区面积约930 km²,除局部涉及洱源、云龙、大理、巍山,亦主要处于漾濞县境内。最高烈度、Ⅵ度及以上区域面积与云南其他同等级别地震的水平基本相当(周光全等,2011,卢永坤等,2019)。

如图5所示,本次地震各烈度区大致呈椭圆状,长轴均为NNW方向,与震中附近的维西—乔后断裂走向一致,也与余震序列空间展布优势方向、主震震源机制节面Ι一致。图5还显示,本次地震的宏观震中位于县城附近的苍山西镇淮安村一带,距微观震中约8 km,与强震动台站观测到的最大峰值加速度位于县城一带相符。初步分析,宏、微观震中分离较远可能与发震断层在深部的产状有关。

灾区存在土木、砖木等结构简易房屋,砖混、框架等结构非简易房屋,在本次地震中都有不同程度的损坏或破坏。表2和表3分别给出了经实地调查获得的各评估区简易房屋和非简易房屋破坏比。其中,评估区一、评估区二和评估区三分别处于不含漾濞县城区和大理市城区的Ⅷ度区、Ⅶ区和Ⅵ度区,评估区四和评估区五分别处于Ⅷ度区和Ⅵ度区内的漾濞、大理两个城区。

图5 云南漾濞MS6.4地震烈度分布图(云南省地震局,2021)
Fig.5 Isoseismal map of the Yangbi MS6.4 Earthquake(Yunnan Earthquake Agency,2021)

表2 简易房屋破坏比(%)
Tab.2 The Damage ratio of the simple-structure buildings

表3 非简易房屋破坏比(%)
Tab.3 The Damage ratio of the reinforced concrete & frame structure buildings

如表2所示,在Ⅷ度区(评估区一),土木结构房屋毁坏加破坏的比率为97.03%,高于全省平均水平(93.10%)。尤其是处于Ⅷ度区内的漾濞县城区(评估区四),土木结构房屋毁坏加破坏的比率更是高达100%。调查发现,包括了整个Ⅷ度区和大部分Ⅶ度区的漾濞县生态环境保护较好,森林覆盖率高达83%。城乡居民土木结构房屋普遍都采用整体性较好的穿斗木架结构,具有一定抗震能力,其在本次地震中明显居高的破坏比就更加令人关注。另一方面,表3所示的非简易房屋,无论是在Ⅷ度区或Ⅶ度区,不仅无一毁坏,严重和中等破坏的比率也非常低,多表现为框架结构房屋填充墙与梁、柱结合部位拉裂的轻微破坏。我们还注意到,根据当地政府提供的灾区房屋基础数据,整个漾濞县全部民房中,主体为土木结构的简易房屋占比高达64%,这从一个侧面也反映了当地经济社会发展较为滞后的现状。

以上现象和数据表明,土木结构房屋震害明显严重是本次地震房屋震害的一个突出特点,这与该区域1996年丽江7.0级地震中土木结构房屋震害无论是在规模上,还是在程度上,都显著高于砖混结构和框架结构房屋的情况非常相似(云南省地震局,滇西地震预报实验场,1998)。此外,在Ⅷ度区内的漾濞县城和部分乡村,有多处非老旧土木结构房屋的木柱发生折断的现象,如图6a,c,d所示。

图6 Ⅷ度区土木结构房屋木柱折断现象
Fig.6 The broken wooden pillars in intensity Ⅷ area

图6b所示房屋共有17棵木柱,其中11棵发生了折断,这在云南同等级别甚至更高级别烈度区亦属少见。仔细观察有两点发现,一是发生立柱折断的房屋刚好位于一道三面悬空的山梁端部,存在孤立地形震动放大的可能; 二是立柱折断的部位大都位于两层穿斗木架土木结构房屋的二层,或一层与二层的结合部位,初步分析可能与二层卓越周期大于一层卓越周期,低频放大作用更明显有关。漾濞县城主震强震记录频谱分析结果也支持该初步认识。图7为无人机航拍的漾濞县城附近淮安村土木结构房屋连片倒塌现象。

在本次地震中,电力、通讯、交通等生命线工程及市政、水利等基础设施都有不同程度的震害。

电力系统:包括少数供电办公及生产用房墙体开裂,部分供电线路杆塔倾斜、开裂和个别倒塌,变电所围墙倒塌等。电力系统震害主要发生于Ⅷ度区内,少数在Ⅶ度区内。

通讯系统:主要有部分杆塔倾斜,通信光缆受损,机房墙体开裂,基站移位及部分交换机、光端机等室内设备掉落。通讯系统震害也主要发生于Ⅷ度区内。

交通系统:区内部分高速公路、普通国道、普通省道、农村公路、桥梁、公路管理所等不同程度受损。其中高速公路个别路段小规模边坡塌方、落石造成路面、桥面、护栏受损,这显然与山区高等级公路大量改变原始地形有关。部分省道少数路段塌方、桥梁台梁伸缩缝开裂,路面及挡土墙开裂。县乡及乡村公路则主要是部分路基沉降、边坡坍塌、路面及涵洞开裂、交通标志损坏等现象。交通系统震害在Ⅷ度区和Ⅶ度区相对较重,但在整个灾区都有分布。

市政设施:本次地震灾区包括两座城市,即Ⅷ度区内的漾濞县城和Ⅵ度区内的大理市区。市政设施震害主要集中在Ⅷ度区内的漾濞县城区,

图7 Ⅷ度区土木结构房屋连片倒塌现象
Fig.7 Collapsed wooden-mud structure buildings in intensity Ⅷ area

以市政供排水管网震害尤为突出。据调查,地震造成漾濞县城供水主管网损坏漏水3处,14 500 m。还有9 000 m DN300供水管网、4 200 m DN200供水管网,1 300 m DN150供水管网不同程度破坏,渗漏现象严重,3 000余户群众用水不同程度受到影响。据了解,漾濞县城供水管网建于20世纪80年代初,使用年限已近40年,且多为水泥管材。此外还有部分污水处理及排污设施开裂渗水、部分城市道路及桥梁出现开裂和路基下沉等现象。

水利设施:同样也是高烈度区内的漾濞县震害较重,但大理、洱源、永平、云龙、巍山等其他市(县)的水利设施也有不同程度震害,类似交通系统,也具有点多面广的特征。其中仅漾濞县就有2个(1)型水库、24座坝塘、13个水窖(池)、2件提水工程、1口电机井、108件饮水工程、10座小型水电站,以及黑惠江0.7 km堤防、16个山洪灾害监测预警站点发生开裂、渗漏水等不同程度震害。

归纳以上震害现象,本次地震中生命线工程及市政、水利等基础设施震害有4个特点:一是单点、单件工程设施的震害规模和程度都较为有限,包括极震区在内的整个灾区都未出现大范围、长时间的电力、通讯和交通中断,市政、水利等基础设施也未发生危及公众安全的重大险情; 二是电力和通讯系统震害主要集中于Ⅶ度和Ⅷ度区,其余交通及市政、水利等基础设施震害则广泛分布于整个灾区,即Ⅵ度及以上区域; 三是建设标准低下、使用年限超长的市政基础设施,如漾濞县城地下供排水管网震害严重,此类情况在2007年宁洱M_S6.4地震中也十分突出(张建国等,2016)。四是关乎广大农村居民生产生活用水安全的农村水利基础设施受损相对较重,且分布范围较广,反映该区域的农村水利基础设施抗震能力依然低下。

在本次地震中,滑坡、崩塌、震陷等次生地质灾害均有发生,具有点多面广,但单点规模不大的特点。调查发现,整个灾区范围内未发生大规模的滑坡、崩塌、泥石流等严重威胁居民和基础设施安全的严重地震地质灾害,分析认为这应该与本区域生态环境保护较好有关。以漾濞县为例,全县森林覆盖率高达83.97%,是减轻地震地质灾害的有利条件。另一方面,灾区毕竟地处横断山脉南段高山峡谷地带,山高谷深、沟壑纵横,区域地质稳定性差,特别是作为本次地震灾害核心区的漾濞县,山地面积占其国土面积的98.4%,加上地壳运动剧烈、活动断裂广布,是造成本次地震次生地质灾害点多面广的重要原因。据云南省自然资源部门和当地政府提供的资料,震后仅在漾濞县境内已排查出地质灾害隐患点336处,其中滑坡246处,崩塌13处,泥石流73条,地裂缝4条。在全部336处地质灾害隐患点中,原有隐患点271处,震后新增隐患点65处。其中较为典型的地震地质灾害现象有两处,一是漾濞县石门关旅游风景区,二是漾濞县太平乡花椒园村大澜坝一带。

图8a为云南省自然资源部门航拍的Ⅷ度区内漾濞县石门关景区,其中图8b显示景区道路遭滚石破坏情况,图8c和d分别显示景区玻璃栈道和游览栈道遭滚石破坏情况。

图8 Ⅷ度区遭山体崩塌重创的漾濞县石门关风景区
Fig.8 Collapsed rock destroyed roads & tourist facilities in intensity Ⅷ area

图9为现场调查和无人机航拍的Ⅶ度区内漾濞县太平乡花椒园村大澜坝一带震害情况。据了解,该地早年曾经是一片地势平坦的小型山间沼泽盆地,后逐渐被开垦为农田、鱼塘等,地下水丰富,泥炭堆积较厚。图9a是无人机航拍的局部地貌和柏油路面开裂情况,图9b是柏油路面鼓起开裂的近景,图9c和d是地表裂缝。现场调查发现,该小型盆地范围内随处可见杂乱分布的地表裂缝,其中部分可延伸数百米,极易被误认为是地震地表破裂。此外,该地多户砖混结构民房发生地基下沉和基础拉裂。初步分析认为,此类震害现象应与局部软弱地层的地震放大效应有关。

还需指出,与2014年云南鲁甸6.5级地震(皇甫岗,2015)相比,本次地震所引发的地震地质灾害在规模和程度上,都要小得多。分析发现,两个地震灾区在多个方面都存在着显著差异:一是地形地貌方面,前者更加崎岖险峻; 二是地质构造和地层发育方面,前者破碎程度更高; 三是生态环境方面,前者是云南最恶劣的地区之一,森林覆盖率仅为15%,位居云南全省倒数第一,而漾濞则高达83.97%,位居全省第一,反差巨大。