漾濞震區(qū)及周緣深部構(gòu)造特征與發(fā)震構(gòu)造

吳桂桔 于炳飛 郝洪濤 胡敏章 談洪波

1)中國地震局地震研究所，地震大地測量重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，武漢 430071 2)中國冶金地質(zhì)總局中南地質(zhì)調(diào)查院，武漢 430081 3)防災(zāi)科技學(xué)院，河北省地震動(dòng)力學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，三河 065201

0 引言

2021年5月21日，云南漾濞縣發(fā)生了3次M>5.0地震，最大震級為M6.4，震源深度約為8km。 1900年以來，川滇及鄰區(qū)發(fā)生M≥6.0地震90次(圖 1 中的藍(lán)色半圓)，包括M≥7.0地震11次，其中9次發(fā)生于川滇地塊及鄰區(qū)。 鑒于川滇地塊及鄰區(qū)的地震活動(dòng)較為強(qiáng)烈，厘清發(fā)震區(qū)地殼的深淺結(jié)構(gòu)信息對研究強(qiáng)震孕育和發(fā)震過程具有十分重要的參考價(jià)值。 研究區(qū)內(nèi)活動(dòng)斷裂發(fā)育(鄧起東等，2003； 張培震等，2003)，近年來，地質(zhì)、 地球物理學(xué)家針對該區(qū)域深部物質(zhì)運(yùn)移及其EW向伸展構(gòu)造等開展了大量的研究工作。 層析成像研究結(jié)果(黃金莉等，2003； 白志明等，2004； Baoetal.，2015)表明，中甸到西昌自上地殼到中下地殼內(nèi)存在低速層； 也有學(xué)者的研究顯示，在滇中塊體下地殼存在顯著高速異常體(徐濤等，2014； Xuetal.，2015)。 人工地震測深研究結(jié)果(張忠杰等，2005； Zhangetal.，2009)揭示中甸地區(qū)存在的低速異常區(qū)可能是深部上涌的巖漿囊所致。 Hu等(2003)通過計(jì)算川滇地區(qū)泊松比的分布特征，推斷川滇地區(qū)地殼物質(zhì)的主要組分為中基性巖石，地幔部分熔融致使地球深部鐵鎂硅酸鹽類物質(zhì)增加而形成底侵。 李昱等(2010)獲取了川滇地塊的Rayleigh波相速度結(jié)果，顯示川滇地塊中下地殼存在明顯的低速異常，且低速體的上邊界達(dá)地殼約19km深度處。 Li等(2008)應(yīng)用接收函數(shù)得到了中甸地區(qū)地殼的波速分布特征，揭示中甸下方的中下地殼處存在低速層，但Bao等(2015)采用面波與接收函數(shù)的聯(lián)合反演結(jié)果卻顯示出較高的速度結(jié)構(gòu)。 川滇地區(qū)遠(yuǎn)震P波的走時(shí)成像結(jié)果顯示，中下地殼內(nèi)普遍存在低速層(馬宏生等，2008； 郭飚等，2009)。 而以Bai等(2010)給出的殼內(nèi)電性結(jié)構(gòu)特征為代表的結(jié)果顯示在青藏高原東緣地殼深度20～40km范圍內(nèi)，圍繞喜馬拉雅東構(gòu)造結(jié)存在2條巨大的連續(xù)性較好的中下地殼低阻異常帶，推斷其為中下地殼弱物質(zhì)流，其中1條自NW向SE貫穿了川滇地塊。 唐伯熊等(1990，1991)、 Huang等(1998)利用重力測量方法研究了紅河斷裂的活動(dòng)情況以及其北段的幾何錯(cuò)動(dòng)； 郝天珧等(2005)利用重力數(shù)據(jù)主要討論了紅河斷裂入海后的去向。 張健等(2002)、 滕吉文等(2006，2015)、 張燕等(2013)和楊文采等(2015)主要采用小波多尺度分解、 多尺度刻痕等方法，對青藏高原及鄰區(qū)大范圍的重力數(shù)據(jù)進(jìn)行了成像，研究結(jié)果顯示重力異常場邊界與地形梯度變化在橫向上密切相關(guān)，重力場高低梯度帶往往與區(qū)域構(gòu)造的分布基本一致，異常形態(tài)復(fù)雜。 由于研究者使用的資料、 方法均存在差異，得到的地球物理特征結(jié)果相差較大，導(dǎo)致目前對川滇地塊及鄰區(qū)深部結(jié)構(gòu)分布特征的認(rèn)識(shí)仍存在較大爭議。

圖1 研究區(qū)簡易構(gòu)造地質(zhì)圖(據(jù)鄧起東等，2007)Fig. 1 Simple tectonic geological map of the study area(after DENG Qi-dong et al.，2007).灰色虛線為塊體分界線，紅色實(shí)線為斷裂，藍(lán)色半圓形為M≥6.0地震震中，白色圓圈為地名，白色虛線框?yàn)檠芯繀^(qū)內(nèi)地震頻發(fā)區(qū)域

本研究在前人研究的基礎(chǔ)上，將已有的高精度重?cái)?shù)據(jù)、 流動(dòng)重力測網(wǎng)點(diǎn)數(shù)據(jù)和EGM2008模型數(shù)據(jù)融合為2.5km×2.5km的高精度網(wǎng)格數(shù)據(jù)，并以漾濞地震為中心，提取了2條長重力剖面(圖 2)和10條短重力剖面(圖 6)，采用歸一化梯度成像方法獲取研究區(qū)內(nèi)三維地殼成像特征，重點(diǎn)分析了沿紅河斷裂北段、 維西-巍山斷裂、 永勝-賓川斷裂以及洱源-鶴慶斷裂等的深淺接觸關(guān)系及漾濞地震的深部孕震環(huán)境。

圖2 布格重力異常、 斷裂及地震分布Fig. 2 Bouguer gravity anomalies，faults and earthquakes distribution.

1 區(qū)域構(gòu)造背景

研究區(qū)自西向東跨越了滇南地塊與川滇地塊，發(fā)育曾發(fā)生破壞性地震的塊體邊界與大型斷裂帶(張培震等，2003)。 斷裂以NW向和NE向?yàn)橹鳎ㄉ倭縎N向斷裂，如小江斷裂、 元謀斷裂、 普渡河斷裂和安寧河斷裂等。 在其NE和E側(cè)以小江斷裂、 安寧河斷裂和則木河斷裂為主，在SW側(cè)以NW向的紅河斷裂、 瀾滄江斷裂和怒江斷裂為主(圖 1)，近SN向斷裂主要分布在永勝-賓川斷裂與小江斷裂之間，中小型斷裂分布錯(cuò)綜復(fù)雜。 整個(gè)研究區(qū)內(nèi)的地層以侏羅系、 三疊系、 二疊系以及白堊系為主，伴隨較老的元古宇、 上古生界與下古生界，且在瀾滄江斷裂兩側(cè)有華力西期—燕山期花崗巖入侵。 漾濞M6.4地震震區(qū)及周邊為白堊系、 侏羅系、 三疊系與二疊系會(huì)聚區(qū)域，斷裂發(fā)育且錯(cuò)綜復(fù)雜，M≥6.0地震頻發(fā)。 強(qiáng)震發(fā)生區(qū)主要集中在3個(gè)區(qū)域內(nèi)(圖 1 中3個(gè)白色虛線框)： 怒江斷裂南段—畹町-安定斷裂帶，永勝-賓川斷裂、 鶴慶-洱源斷裂、 劍川斷裂、 維西-巍山斷裂和紅河斷裂北段交會(huì)帶，及小江斷裂中南段與楚雄-建水?dāng)嗔呀粫?huì)的區(qū)域。 但在紅河斷裂的中段向SW至南汀河斷裂卻存在強(qiáng)震空區(qū)，未曾發(fā)生M≥6.0地震，這一現(xiàn)象是否為青藏高原物質(zhì)東流引起川滇地塊向SE的順時(shí)針旋轉(zhuǎn)和總體運(yùn)動(dòng)的結(jié)果？對該區(qū)域開展深部構(gòu)造特征研究，對地震發(fā)震機(jī)制和災(zāi)害區(qū)域預(yù)測具有非常重要的科學(xué)意義和參考價(jià)值。

2 區(qū)域重力異常特征

通過對地殼密度結(jié)構(gòu)以及重力場變化的分析，可有效揭示塊體、 過渡帶、 斷裂等的深淺結(jié)構(gòu)差異特征。 本研究首先對EGM2008自由空氣異常和研究區(qū)內(nèi)流動(dòng)重力測網(wǎng)點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行地形改正，再與1︰50萬區(qū)域重力數(shù)據(jù)進(jìn)行插值融合，得到了沿紅河斷裂及鄰區(qū)的區(qū)域2.5km×2.5km的布格重力異常分布特征，最后對大型斷裂的深淺延展、 變形特征進(jìn)行深入分析研究。

布格重力異常分布特征如圖 2 所示，幅值范圍為-500～-80mGal。 總體而言，該研究區(qū)內(nèi)沿察隅—中甸—西昌一帶為極低負(fù)重力異常，其他區(qū)域的重力異常整體相對較高。 東北部以重力負(fù)異常為主，變化較為劇烈，重力高低梯度帶沿小金河斷裂呈NE向，在西北部重力高梯度帶沿怒江斷裂呈NW向； 在紅河斷裂帶W側(cè)呈正、 負(fù)交替狀，布格重力異常變化較為平緩，幅值為-290～40mGal，重力高低梯度帶沿滇西塊體邊界整體呈NW向。 低勢態(tài)負(fù)布格重力異常沿西昌—攀枝花—大理—中甸—察隅呈 “V”形。 整個(gè)研究區(qū)內(nèi)除小江斷裂與元謀斷裂外，其他斷裂整體呈NE或NW向，其中瀾滄江斷裂、 紅河斷裂、 小江斷裂、 元謀斷裂、 維西-巍山斷裂、 則木河斷裂、 安寧河斷裂、 寧會(huì)斷裂及小金河等斷裂的走向與重力轉(zhuǎn)換帶的走向基本一致。 自NW向SE、 自NE向SW負(fù)重力異常均逐漸減弱，該現(xiàn)象反映青藏高原的隆升導(dǎo)致地勢自NW向SE逐漸降低，且地殼厚度總體自NW向SE也呈逐漸減薄的趨勢。

將研究區(qū)內(nèi)的布格重力異常去掉趨勢項(xiàng)后，得到的剩余異常分布特征結(jié)果如圖 3 所示。 由于缺乏騰沖以西區(qū)域的斷裂及地層信息，故只提取了有地質(zhì)構(gòu)造的區(qū)域分析研究區(qū)剩余異常分布特征。 在川滇地塊內(nèi)，攀枝花—西昌一帶整體呈現(xiàn)高剩余重力異常，反映該區(qū)域較為 “穩(wěn)定”，對青藏高原物質(zhì)東流具有一定的阻擋作用。 沿則木河斷裂和小江斷裂剩余重力異常向E呈弧形擠出，梯度帶較平緩，該態(tài)勢反映E側(cè)的四川盆地和攀西裂谷對青藏高原物質(zhì)向E流動(dòng)起到了聯(lián)合阻擋的作用。 研究區(qū)內(nèi)的斷裂幾乎都分布在剩余重力異常高低梯級帶的轉(zhuǎn)換部位，斷裂的兩側(cè)重力差異明顯，說明存在重力擾動(dòng)，在鶴慶-洱源斷裂、 劍川斷裂、 維西-巍山斷裂與紅河斷裂的交會(huì)處表現(xiàn)最明顯。 漾濞M6.4地震周邊的維西-巍山斷裂自NW向SE整體位于高低梯度帶的低值部位，沿小金河斷裂、 劍川斷裂、 鶴慶-洱源斷裂及維西-巍山斷裂與紅河斷裂北段W向弧形帶發(fā)生多次M≥6.0強(qiáng)震，且研究區(qū)內(nèi)M≥6.0地震幾乎分布在重力梯度帶的低值或者拐角處，該現(xiàn)象反映地殼內(nèi)部物質(zhì)的不均勻性對強(qiáng)震的孕育與發(fā)生具有非常重要的影響。

圖3 剩余布格重力異常、 斷裂及地震分布Fig. 3 Residual Bouguer gravity anomalies，faults and earthquakes distribution.

3 研究區(qū)歸一化梯度成像

重力歸一化總梯度成像方法的核心思想是通過對布格重力異常向下延拓，確定地球內(nèi)部場源奇點(diǎn)的位置信息，從而獲取地球內(nèi)部由淺至深的場源信息分布特征。 重力歸一化總梯度成像的核心函數(shù)為

(1)

其中，

(2)

(3)

本文應(yīng)用Ardestani(2004)及Dondurur(2005)給出的歸一化梯度成像數(shù)值算法，在吳桂桔等(2020)研究的基礎(chǔ)上，對本研究區(qū)內(nèi)12條剖面(2條正交長剖面與10條短剖面)進(jìn)行重力歸一化總梯度成像。 其中，長剖面向下延拓160層(至80km深處)，延拓層間距為0.5km； 短剖面向下延拓80層(至40km深處)，延拓層間距為0.5km。 在所有計(jì)算過程中，剖面的傅里葉級數(shù)總項(xiàng)數(shù)N均取40。

3.1 跨震區(qū)長剖面歸一化梯度成像

圖4 跨漾濞地震區(qū)NE向歸一化梯度成像Fig. 4 Normalized gradient image of the NE gravity profile in Yangbi earthquake region.

圖 5 為跨漾濞地震區(qū)NW向重力歸一化梯度成像結(jié)果。Gh值整體呈NW高、 SE低的分布特征，在剖面約350km W側(cè)以高Gh值為主，在其E側(cè)以低Gh值為主且連續(xù)性較好。 沿NW重力剖面在地殼深度40km以淺Gh值分布非常復(fù)雜，剖面上平均間隔約50km便存在Gh值高低梯度帶，但在剖面400km處W側(cè)Gh值變化非常大，Gh值高低梯度轉(zhuǎn)換帶明顯，在其E側(cè)Gh值變化較為平緩，梯度轉(zhuǎn)換帶不明顯。 剖面約200km、 250km處，Gh值高低梯度帶向下延伸達(dá)60km，此2處梯度帶在深約80km處存在會(huì)聚的可能，其分別對應(yīng)于怒江斷裂和瀾滄江斷裂。 剖面250km處SE傾的Gh值梯度帶與300km處NW傾的Gh值梯度帶在地殼深約40km處會(huì)聚，并最終與滇南地塊的西邊界會(huì)聚(圖5a中的灰色虛線為板塊分界線)，且該2處轉(zhuǎn)換帶分別對應(yīng)斷裂瀾滄江斷裂和蘭坪-云龍斷裂。 將漾濞地震震中投影至該剖面可知，震中與維西-巍山斷裂在剖面深約10km處交會(huì)。 剖面與維西-巍山斷裂、 紅河斷裂及川滇地塊的SW邊界總體平行，SE側(cè)Gh值整體變化較小，且M≥6.0地震發(fā)生較少，反映滇南地塊相對較為 “穩(wěn)定”，地球內(nèi)部物質(zhì)密度差異小。

圖5 跨漾濞地震區(qū)NW向歸一化梯度成像Fig. 5 Normalized gradient image of the NW gravity profile in Yangbi earthquake region.

據(jù)鄧起東等(2003)、 徐錫偉等(2005)及鄭文俊等(2019)的斷裂分布資料可知，2條長剖面分別跨越了瀾滄江斷裂、 蘭坪-云龍斷裂、 紅河斷裂、 永勝-賓川斷裂、 維西-巍山斷裂、 則木河斷裂和安寧河斷裂等(表1)。 其中瀾滄江斷裂北段傾向SW，傾角為60°～70°； 蘭坪-云龍斷裂和紅河斷裂北段傾向SW，傾角>60°； 永勝-賓川斷裂W傾，傾角陡，幾乎直立； 維西-巍山斷裂傾向NE，正右旋； 怒江斷裂南段傾向NW，傾角>50°； 則木河斷裂傾向NE，傾角為60°～70°； 安寧河斷裂W傾，傾角陡。 NE向歸一化梯度自SW向NE的成像結(jié)果顯示，在畹町-安定斷裂、 瀾滄江斷裂、 永平斷裂、 紅河斷裂、 永勝-賓川斷裂、 安寧河斷裂和則木河斷裂處，Gh值梯度帶的傾角均較陡，特別是在斷裂F8處，歸一化梯度帶的傾角近90°，幾乎垂直向下延伸； 在怒江斷裂處歸一化梯度帶向下延展至約60km深處，與瀾滄江斷裂會(huì)聚，并持續(xù)向下延伸； 永平斷裂與維西-巍山斷裂處梯度帶向下延展至約20km深處，且這2條斷裂處的異常帶均傾向重力剖面以東； 劍川斷裂與巍山斷裂的Gh值梯度帶向下延展至約20km深處并會(huì)聚； 安寧河斷裂和則木河斷裂處的異常帶傾向在地殼內(nèi)部相向靠攏并在20km深處交會(huì)，持續(xù)陡峭地向下延伸。 NW向歸一化梯度自NW向SE的成像顯示，在怒江斷裂、 瀾滄江斷裂和蘭坪-云龍斷裂處，Gh值轉(zhuǎn)換帶梯度的傾角均較大； 怒江斷裂處的梯度帶向下延伸的深度>60km； 瀾滄江斷裂處的Gh值梯度帶向下延伸至約40km深處，蘭坪-云龍斷裂處的異常梯度帶也向下延伸至40km深處，兩者在地殼約40km深處存在會(huì)聚的可能。

表1 主要斷層信息Tabel 1 Major faults information

2條長剖面的歸一化梯度結(jié)果顯示，Gh值高低轉(zhuǎn)換帶的傾向、 傾角總體與地質(zhì)上的板塊邊界及斷裂分布吻合較好，特別是怒江斷裂、 瀾滄江斷裂、 蘭坪-云龍斷裂、 紅河斷裂、 安寧河斷裂與則木河斷裂。 研究區(qū)內(nèi)漾濞地震區(qū)位于Gh值高低轉(zhuǎn)換帶處，且梯度轉(zhuǎn)換帶在該區(qū)域附近地殼深約20km處會(huì)聚。 為了能更清楚地顯示發(fā)震區(qū)地下物質(zhì)的分布勢態(tài)，以漾濞地震為中點(diǎn)提取10條短重力剖面(具體位置見圖 6)，形成三維成像結(jié)果，據(jù)此分析本次地震的發(fā)震構(gòu)造以及發(fā)震成因。

圖6 漾濞地震區(qū)及鄰區(qū)重力剖面分布與地質(zhì)構(gòu)造簡圖Fig. 6 Diagram of gravity profiles distribution and geological structure in Yangbi seismic area and adjacent area.

3.2 震區(qū)及周邊三維歸一化梯度成像

以漾濞地震區(qū)為中心、 自北向南的10條剖面歸一化梯度平面成像結(jié)果如圖 7 所示。 漾濞M5.6、M6.4和M5.0地震主要位于剖面L5附近。 L1、 L2、 L3剖面歸一化梯度成像結(jié)果整體較為相似，存在3處較明顯的高低梯度帶，分別位于剖面50km、 90km和150km處，與瀾滄江斷裂、 永平斷裂和紅河斷裂對應(yīng)，其中紅河斷裂與永平斷裂處的Gh梯度帶向下延展，并在地殼深約25km處會(huì)聚，向下切割深度>40km； 在3條剖面的120km處附近存在2個(gè)相互靠攏的Gh值梯度帶，在深約10km處交會(huì)，說明該處斷裂發(fā)育，對應(yīng)地質(zhì)上的維西-巍山斷裂； 在剖面150km處，Gh值變化劇烈且陡峭，反映該斷裂為深大斷裂，同時(shí)該處也對應(yīng)地質(zhì)上川滇塊體的西邊界。

整體上，沿L4剖面的Gh值自SW向NE存在2處陡變帶，分別位于剖面約90km和150km處，向下延伸深度均>40km； 在剖面約120km附近也存在2個(gè)互相靠攏的Gh值梯度帶，在地殼深約10km處存在交會(huì)的可能，同樣對應(yīng)地質(zhì)上的維西-巍山斷裂。

沿L5剖面的Gh值分布顯示，在地殼深度20km以淺，Gh值非常復(fù)雜，特別是在剖面的80～120km處，Gh高、 低值變化非常明顯，在剖面的90km、 110km和120km處Gh值梯度帶向下延伸約10km，并在地殼深約15km處會(huì)聚，反映此段區(qū)間內(nèi)斷裂非常發(fā)育。 在地殼深度20km及以深Gh值變化非常小，在其兩側(cè)有陡峭的Gh值梯度帶，分別對應(yīng)于地質(zhì)上的塊體邊界。

沿L6剖面，Gh值整體呈低—高—低分布，在地殼約15km以淺，Gh值變化非常復(fù)雜，剖面80～130km處Gh值的分布趨勢與L5剖面類似； 在剖面的80km和150km處，Gh值梯度帶向下延伸的深度均>40km。 整體而言，L4、 L5與L6剖面的Gh值分布形態(tài)較相似，高低梯度帶幾乎與地層分界線對應(yīng)，沿剖面自西向東，Pz2與Pt、 Pt與K、 K與J、 J與P、 P與T等的地層分界線與Gh值梯度帶吻合較好； 將漾濞地震震源投影至L4、 L5和L6剖面，可見其與維西-巍山斷裂在深約10km處相交。

沿L7、 L8、 L9和L10剖面存在多處Gh值梯度帶，且分布較為復(fù)雜，如L7剖面的40km、 70km、 100km、 150km、 190km及220km處等，其中40km、 150km和190km處的Gh值梯度帶也分別對應(yīng)于地質(zhì)上的塊體邊界。 整體而言，這4條剖面跨越的地層以下古生界、 侏羅系、 二疊系和三疊系為主，其間夾雜白堊系，地層分布相對北部更為復(fù)雜，地層也相對較新，顯著的Gh值梯度帶均與地層分界線吻合較好，如瀾滄江斷裂和紅河斷裂。

總體成像結(jié)果顯示，Gh值梯度帶與研究區(qū)內(nèi)地層間分界線吻合較好，特別是維西-巍山斷裂與地震區(qū)交會(huì)區(qū)附近，與侏羅系和二疊系地層的分界部位吻合較好，同時(shí)其附近次生斷裂發(fā)育，地質(zhì)結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，Gh值梯度帶在地殼深約15km處會(huì)聚。 將漾濞地震的前震、 主震和余震投影至研究區(qū)內(nèi)，可見3次漾濞地震的震源與維西-巍山斷裂及周邊次生斷裂在深約10km處交會(huì)，且震中附近存在Gh值梯度轉(zhuǎn)換帶，在地殼20km以深Gh值連續(xù)性較好，反映深部物質(zhì)密度差異小，利于能量累積，據(jù)此推斷3次漾濞地震的發(fā)震構(gòu)造為維西-巍山斷裂。

為了能更好地顯示研究區(qū)內(nèi)歸一化梯度在橫向和垂向上的分布特征，對提取的10條剖面歸一化梯度成像結(jié)果進(jìn)行三維展示，結(jié)果如圖 8 所示。 總體上，在大理以北自西向東Gh值整體呈高—低—高值分布，特別是北部L1—L7剖面的90～150km處，地殼20km及更深處的Gh值呈連續(xù)分布，反映該區(qū)域具有 “穩(wěn)定”的物質(zhì)分布特征。 從橫向上看，研究區(qū)內(nèi)塊體邊界總體分布在Gh值高低梯度帶非常明顯的部位，且梯度帶向下延伸的深度均>40km，特別是滇南塊體的西邊界與東邊界。 沿滇南塊體自北向南M≥6.0地震頻發(fā)，且?guī)缀醵及l(fā)生在斷裂及塊體邊界附近，說明M≥6.0地震的發(fā)生與構(gòu)造密切相關(guān)。 在垂向上，大理及周邊的Gh值在地殼20km以深變化較小，特別是自西向東變化平緩，反映該區(qū)域內(nèi)地殼深部物質(zhì)密度差異小，物質(zhì)相對較穩(wěn)定，中下地殼利于能量的累積。 在地殼20km以淺Gh值的分布較為復(fù)雜，存在多處Gh值高低梯度轉(zhuǎn)換帶，易發(fā)生強(qiáng)震。 大理南部的Gh值分布較為復(fù)雜，在中下地殼未見Gh值分布連續(xù)性較好的區(qū)域，從淺至深Gh值梯度帶明顯，反映由淺到深物質(zhì)密度差異較大。 從M≥6.0地震的發(fā)生分布來看，其主要發(fā)生在中下地殼物質(zhì)連續(xù)性好且中上地殼物質(zhì)密度差異較大部位。

圖8 漾濞震區(qū)及周邊三維歸一化成像顯示Fig. 8 3-D normalized gradient image in Yangbi earthquake region.

4 發(fā)震構(gòu)造討論與分析

地球內(nèi)部物質(zhì)密度差是引起Gh值梯度帶的主因，同時(shí)這種梯度帶變化特征對研究地球深部物質(zhì)環(huán)境變化的因素、 地震的孕育和發(fā)生具有重要的指示意義。 NE向長剖面幾乎橫跨了研究區(qū)主要板塊、 斷裂以及地層等，Gh值在跨板塊或大型斷裂處變化強(qiáng)烈，形成強(qiáng)高低梯度帶，沿剖面自SW向NE存在多處強(qiáng)Gh值梯度帶。 當(dāng)區(qū)域中下地殼的Gh值連續(xù)性較好且中上地殼Gh值變化強(qiáng)烈時(shí)，往往多次發(fā)生M≥6.0地震，特別是維西-巍山斷裂、 永勝-賓川斷裂及紅河斷裂北段交會(huì)的區(qū)域。 NW向長剖面歸一化梯度成像結(jié)果顯示，在大理東南處，Gh值自NW向SE變化較平緩，地殼內(nèi)部由淺至深Gh值的連續(xù)性較好，且該區(qū)域內(nèi)地層發(fā)育也相對較簡單，以侏羅系為主，夾雜少量三疊系，幾乎無M≥6.0地震發(fā)生。

將3次漾濞地震的震源投影至歸一化梯度成像結(jié)果圖中，可以發(fā)現(xiàn)震中及周邊地殼15km以淺均為Gh值梯度帶，且維西-巍山斷裂及其周邊次生斷裂在深度約15km處會(huì)聚，中下地殼處的Gh值連續(xù)性很好。 雖然周邊發(fā)育的地層較老，但地層分布卻復(fù)雜多變，自元古宇到白堊系，Gh值梯度帶與這些地層分界線一般吻合較好。 從研究區(qū)內(nèi)M≥6.0地震的分布情況來看，中強(qiáng)地震往往發(fā)生在地層相對較新的交界處，同時(shí)這些部位也是Gh值梯度強(qiáng)變形帶，特別是在大理以東，M≥6.0地震發(fā)生在三疊系和二疊系的交界部位。 其他地球物理學(xué)研究者也討論了中強(qiáng)地震的發(fā)震構(gòu)造及震中分布，以詹艷等(2005)為代表給出的電性結(jié)構(gòu)特征表明地震的破裂往往位于低阻區(qū)附近，并靠近高電阻率區(qū)域。 地震波速研究結(jié)果顯示(方盛明等，2009)，中強(qiáng)地震的震源深度往往分布在上地殼低速層的上界面。 綜合地球物理特征分布與中強(qiáng)地震的發(fā)震情況可知，M≥6.0地震一般發(fā)生在地球物理特征梯度帶區(qū)域附近，反映該區(qū)域內(nèi)部物性差異也較大。

在地質(zhì)構(gòu)造變形過程中，中上地殼內(nèi)往往會(huì)形成Gh值梯度帶，在中下地殼Gh值連續(xù)性較好的同時(shí)，M≥6.0地震頻發(fā)，該特征也是判斷強(qiáng)震孕育與發(fā)生的重要標(biāo)志。 因此，根據(jù)歸一化梯度成像特征可對地質(zhì)構(gòu)造進(jìn)行成像，同時(shí)綜合地層分布及斷裂構(gòu)造走向，將3次漾濞地震震源投影至Gh值成像結(jié)果中，此3次地震與維西-巍山斷裂及次生斷裂在深約10km處交會(huì)，且在震中附近15km深度以淺存在Gh值高低梯度帶，并在15km深處會(huì)聚，震中附近地殼20km以深的Gh值連續(xù)性較好，利于能量累積，因而推斷3次漾濞地震的發(fā)震構(gòu)造為維西-巍山及其次生斷裂。

5 結(jié)論

本文對研究區(qū)內(nèi)重力場EGM2008模型數(shù)據(jù)、 1︰50萬區(qū)域重力數(shù)據(jù)及流動(dòng)重力測網(wǎng)點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行整合，獲得了紅河斷裂北段漾濞震區(qū)及周邊沿重力剖面垂向上和橫向上地殼結(jié)構(gòu)特征，揭示了跨滇南地塊、 川滇地塊及大型斷裂的深部結(jié)構(gòu)差異。 綜合2條跨漾濞地震震區(qū)的長重力剖面歸一化梯度分布特征、 10條密集剖面三維成像結(jié)果、 研究區(qū)內(nèi)地質(zhì)地層分布特征及其他研究成果，對漾濞震區(qū)及周緣地殼結(jié)構(gòu)特征、 深大斷裂的走向與延伸、 塊體邊界延伸及3次漾濞地震的發(fā)震構(gòu)造與孕育環(huán)境進(jìn)行了綜合分析與討論，形成如下結(jié)論：

(1)2條長剖面歸一化梯度成像結(jié)果整體顯示，研究區(qū)內(nèi)的Gh值自西向東由高值陡變至低值，在地殼30km以淺Gh值的分布較為復(fù)雜，Gh值轉(zhuǎn)換帶在垂向上沿塊體邊界向下切割的深度達(dá)60km，并存著持續(xù)下延的可能。

(2)在中下地殼的Gh值連續(xù)性較好且中上地殼Gh值變化強(qiáng)烈的位置往往發(fā)生多次M≥6.0地震，特別是維西-巍山斷裂、 永勝-賓川斷裂及紅河斷裂北段的交會(huì)區(qū)域。

(3)研究區(qū)內(nèi)的Gh值梯度帶與地質(zhì)上地層分界線均吻合較好，且M≥6.0地震往往也發(fā)生在地層交會(huì)且相對較新的地層處，特別是在大理以東，M≥6.0地震發(fā)生在三疊系和二疊系的交界部位。 同時(shí)，通過分析Gh值分布特征也可為地層界線的劃分與修正提供一定的參考依據(jù)。

(4)3次漾濞地震與維西-巍山斷裂及次生斷裂在深約10km處交會(huì)，在震中附近上地殼存在Gh值梯度帶，并在深約15km處會(huì)聚，地殼20km以深Gh值連續(xù)性較好，因而推斷3次漾濞地震的發(fā)震構(gòu)造為維西-巍山及其次生斷裂。

(5)在地質(zhì)構(gòu)造變形過程中，若區(qū)域中上地殼伴隨形成Gh值梯度帶，且中下地殼Gh值連續(xù)性較好，往往M≥6.0地震頻發(fā)，這類特征可作為判斷中強(qiáng)地震孕育與發(fā)生的一個(gè)重要標(biāo)志。

本研究綜合地質(zhì)、 地球物理特征以及M≥6.0地震的分布特征，分析了研究區(qū)內(nèi)Gh值的變化特征、 中強(qiáng)地震的發(fā)生情況及地層分界線、 構(gòu)造斷裂傾向及傾角之間的關(guān)系，并探討了3次漾濞地震的發(fā)震構(gòu)造。 本研究對地層分界線的劃分與修正、 中強(qiáng)地震的孕震環(huán)境及其發(fā)震地點(diǎn)的判定具有非常重要的科學(xué)意義和參考價(jià)值。