前 言       

     1970 年1月5日云南省通海、 峨山、 建水三县交界的曲江河谷地区，发生7．7级强烈地震。震害波及范围8881．9 km²，其中重灾区面积约1777．2 km²。在这次地震中，有67个区(4056个乡)受灾，毁坏房房338456间，占震前房屋总数的 32．1％，其中全部倒塌的有166117间；死亡15621人，其中836户全家死亡；伤19845人，其中重伤568人；大牲畜死亡16638头。

    震后，中央地震工作小组立即组织全国地震工作单位进行现场监视和考察，并编写了“云南省通海地震宏观、地震地质调查报告”^2）。在此以后，又有许多人对地震现场的地震地质、发震构造和震灾等进行了重复考察，先后发表了10多篇论文，进一步讨论了通海地震的地震地质、震源特征、地震序列、震前地震活动和形变场特征等方面的问题^［1－19］。

    本报告是在分析、研究现场考察报告及若干研究结果的基础上，进一步开展部分研究工作后编写的，现将有关结果分述如下。

地震地质背景 

    通海地震位于川滇菱形地块东南端，即小江断裂与红河断裂交汇部的西北侧曲江断裂上(图1)。

    曲江断裂为一走向北西60°，长110 km的右旋逆冲压性走滑断裂。它西起峨山西北山口，向东南经高平、峨山及通海的五街、高大，直至曲溪盆地东北端被南北走向的小江断裂所截。该断裂具枢纽部在峨山东南小街附近。小街以西的西北段，断面倾向南西，倾角45°－60°，南盘向北逆冲，新构造活动表现为南盘的新第三纪夷平面和更新世曲江阶地，比北盘分别高90m和80m；东南段却相反，倾向北东，倾角48°－70°。其新活动特征是北盘向南盘逆冲，许多点可见震旦纪地层逆冲到南盘新第三纪湖积层上，并发生强烈变形。如高大盆地北缘，库南河东岸可见因北盘震旦系逆冲而使南盘河湖相砾石层陡立，形成逆冲牵引断裂的踪迹。同样原因迫使曲江河床南迁，北岸形成Ⅰ－Ⅲ级阶地，破碎带遭强烈下切，形成独特的土林地貌，杞麓湖向东北滚动，湖区西南出现大片湖积平原等构造形迹^1）。

    此外，曲江断裂是由2－5条不连续的断裂组成的断裂带，同时还有许多北东向断裂与之相交，甚至将其错断。如石头村和高大附近各有一条北东向断裂切割，并一直延伸到华宁附近^1）。

    自有记载以来， 曲江断裂及其附近地区共发生Ｍ_S≥5．0级地震14次，其中5．0－5．9级6次，6．0－6．9级6次，大于或等于7．0级2次（图1）。

图1　区域构造(a)和通海地震带Ｍ_S≥5．0级地震震中分布(b)

Fig．1  Regional structure(a) and the epicentral distribution(b)

        of the earthquakes(Ｍ_S≥5．0)

    图2为曲江断裂及其附近地区Ｍ≥5．0级地震M-t图。从图可见，该带从1517至1985年共经历了三个活动期和两个平静期。一、二两个活动期持续时间分别为71年（1517－1588）和67年（1722－1789）；两个平静期分别为134年和124年。从1913至1976年为第三活动期，已持续63年，其后似进入该带平静期。1970年通海7．7级地震为该带有记载以来的最大地震。

图2　曲江断裂Ｍ_S≥5．0级地震Ｍ-t图

Fig．2  Ｍ-t diagram of the earthquakes(Ｍ_S≥5．0) along Qujiang

        fault

    根据通海地区震源机制、地表断裂力学性质及形变测量资料分析，通海地区主压应力方向为北北西向。其力源为青藏高原在印度板块和欧亚板块相互碰撞下，受到南北挤压使该区地壳压缩，产生东西向扩张，迫使川滇地块向南南东方向运移的结果。

烈度分布 

    据现场考察^2），通海地震的震中烈度为Ⅹ度强，烈度衰减系数为2．2。地震有感范围，西北至宾川、大理、云县，东至贵州盘县、兴义一带；东北至曲靖、富源；西南至思茅、普洱。上述地区少数人因震感而惊醒。烈度分布如图3所示。

图3　1970年1月5日通海地震高烈度等震线图

Fig．3  Isoseismal map for high intensity area of the Ｍ 7．7

        Tonghai earthquake on Jan．5,1970

     从图可见， 通海地震的宏观震中位于通海县高大区五街附近（ 北纬 24°01＇， 东经 102°41＇）。各烈度区长、短轴直径和面积见表2。

表2  通海地震各级烈度分布范围一览表

Table 2  The distribution range of intensity at all levels of Tonghai earthquake

    通海地震的烈度分布及地表破坏具如下特征：

    1．Ⅹ度、Ⅸ度区在宏观震中高大区五街以西较窄，主要沿曲江断裂两侧分布；而以东的曲溪盆地及附近地区，则突然变宽，其形如大头状的棒锤或底大头小的烧瓶。

    2．地震时地表沿北西向的曲江断裂产生了一条大规模的地震断裂带――地表断层。该断层被认为是震源深处岩体错动出露于地表的结果。该带西起峨山，向南东经梅子树、通海高大，至曲江北，全长约60km，宽约20m，总体走向北60°西。它不受地形、岩性等限制，横切沟谷和山脊，穿过不同时代地层，似刀切一般展布于曲江河谷北岸^［6］。

    3．地震断裂带受老断裂控制，不少地段与老断裂基本重合，但也有许多地段却产生在老断裂南侧附近。其主干裂缝一般长数公里，但在老断裂被横向断裂错开地段，则被雁列或斜列的张性裂缝取代，两侧还伴生一些小型“土垄”或菱形土块^［5，6］。

    4．地震断裂带中主干裂缝断面平直光滑，擦痕清晰。一般倾向北东，倾角50－85°。断层两盘表现出明显的顺扭压性（北东盘上冲）力学特征。水平错距为0．14－2．7 m，最大上冲量47 cm。水平错距不均匀，2 m以上错距多出现在中段，向两端逐渐变小（详见表3）。 

表3  地震断层水平错距一览表

Table 3  The horizontal dislocation of seismic fault

地震序列 

    通海7．7级主震能量占全序列能量的99．3％，最大余震为5．7级（主震后31天），无直接前震，该序列属主震余震型。从1970年1月5日主震发生，至12月31日共发生Ｍ≥2．0级地震1225次，4．0－4．9级地震71次，5．0－5．9级地震12次。

    从图4可见，通海地震的余震活动，在平面分布上具有下述特征：

    1．余震带呈北西、北东双向正交分布。北西向展布的余震活动带主要沿曲江断裂分布，该带长、宽各约100和30 km；北东向余震带，从微观震中的梅子树附近一直延伸到江川东北，该带长、宽各约100和17km。两条余震带大致正交。主震发生后32分钟，曲江断裂的西北段，峨山以东发生第一个Ｍ_S≥ 5．0 级的较强余震，往后相隔18和21小时，曲江断裂的东南段曲溪东南分别发生5．5级和5．1级地震各一次。22天后在北东带的江川附近，也发生一次 Ｍ_Ｌ5．0级余震（见表4）。江川5．0级余震等震线长轴走向为北东，它的次级余震亦呈北东方向延伸，此后该北东带图象逐趋明朗。

图4　通海7．7级地震余震震中分布图(1970．1．5―12．31, Ｍ≥2．0)

Fig．4  Epicentral distribution of aftershocks of the Ｍ 7．7

        Tonghai earthquake

    上述事实至少可以说明：（1）通海地震具有双向共轭破裂特征；（2）按两条余震带的长轴估算，通海地震前至少在10000 km²范围内的某点上，其应力强度已处于临界状态。

    2．较强余震主要分布在曲江断裂两端。前已指出，该序列中Ｍ≥ 5．0级较强余震共12次，最大余震为5．7级。曲江断裂的东南曲溪附近和西北峨山一带各占42％（各5次），并且形成两个Ｍ≥ 2．0级余震密集区。而地震断层水平错距最大、宏观烈度最高的中段（石头村至高大一带），余震不仅少，而且小（无 Ｍ_S≥4．5级余震发生）。

 上述事实说明，通海7．7级主震不是在50多km长的曲江断裂上同时错动，其初始破裂点是在宏观和微观震中附近的梅子树至高大一带，然后呈双向破裂向两端延伸。

 图5、图6分别为通海地震Ｍ_S≥4．0级地震时间序列图及应变释放曲线图。从图5可见，通海地震Ｍ≥5．0级的较强余震持续半年即告结束，而绝大多数较强余震发生在震后三个月内。

图5　通海7．7级地震序列Ｍ-t图(Ｍ_S≥4．0)

Fig．5  Ｍ-t diagram for the events(Ｍ_S≥4．0) of the Ｍ 7．7  

        Tonghai earthquake sequence

图6　通海7．7级地震序列应变释放曲线(Ｍ_S≥4．0)

Fig．6  Strain release curve for the events(Ｍ_S≥4．0) of the   

        Ｍ 7．7 Tonghai earthquake sequence

     图7表明，通海地震序列在Ｍ≥2．9级地震处呈现峰值，说明监测台网对Ｍ≤2．8级的余震控制不了，因此，取2．9级作统计下限，求得该序列ｂ值为0．85，衰减系数p为1．06(图8、9)。本序列Ｍ≥5．0级余震目录见表4。

图7　通海7．7级地震序列M≥2．0级地震震级频度图

Fig．7  Diagram for magnitude frequency of the events(Ｍ_S≥2．0)

        of the Ｍ 7．7 Tonghai earthquake sequence

图8　通海7．7级地震序列b值曲线

Fig．8   b - value curve of the Ｍ 7．7 Tonghai earthquake sequence

图9　通海7．7级地震序列日频度衰减曲线

Fig．9  Curve for daily frequency attenuation of the Ｍ 7．7  

        Tonghai earthquake sequence

表4  通海地震序列地震目录(Ｍ≥5．0)

Table 4  The catalogue of Tonghai earthquake sequence

震源机制解和地震主破裂面 

    对本次地震，许多作者给出了其震源的运动学参数，结果见表5和图10。 

表5  震源机制解

Table 5  Focal mechanism solution

注：编号1的矛盾符号比为36/104。

图10　通海7．7级地震震源机制解

Fig．10  Focal mechanism solution for the Ｍ 7．7 Tonghai earthquake

    前已指出，通海7．7级地震极震区长轴走向北60°西，余震密集带与其走向一致，更突出的是新的地震断层走向与老曲江断裂走向一致，亦为北西60°，其力学性质为右旋平移断层。震源机制解表5中1－3号结果的第Ⅰ节面亦为北54°－75°西。因此，我们认为节面Ⅰ可能为这次地震的主破裂面，同时求得其力学性质为右旋平移正断层，水平分量远大于垂直分量，与宏观结果基本一致。 据张之立的结果，其破裂长度为56km，向北西一侧是24km，而向东南一侧是32km，其平均破裂速度为2．3km／s。应力降的走滑和倾滑分量分别为19．2×10⁵ Pa和1．9×10⁵ Pa，总应力降△σ为21×10⁵P a；应变降为3．18×10^-5，释放总能量为5．06×10¹⁷ J。

地震台网及前兆异常 

　  图11为1970年通海7．7级地震前，云南及邻区距震中500km范围内的台站分布图。从图可见，在该范围内几乎全是测震观测台站，共20个, 其中仅昆明海源寺台用试制的金属水平摆倾斜仪进行试验观测（1969年7、8月开始）。300km范围内共有6个测震台站，其余均分布在川滇交界及滇西北地区。

图11　通海7．7级地震前台站分布图

Fig．11 Distribution of seismic stations before the Ｍ 7．7 Tonghai

        earthquake

    如前所述，通海7．7级地震前，云南还没有正规的前兆观测台站。目前仅发现地震活动性、地形变、降雨量等中期异常和临震前几天震中附近地区气温、动物、地下水、地光、地声等宏观异常。详见图12－20和表6。

图12　通海7．7级地震前的地震活动图象

Fig．12  Seismicity patterns before the Ｍ 7．7 Tonghai earthquake

          (a) Ｍ≥4．0级地震条带(1965年);

          (b) 震中周围地区1966-1969年6月Ｍ≥4．0级地震震中分布

图13　通海7．7级地震震区水准路线图

Fig．13  Map showing the leveling line in the seismic area of

         the Ｍ 7．7 Tonghai earthquake

图14 1969年12月31日通海等站最高气温与历年同日极端最高温差值的空间分布图

Fig．14  Map showing space distribution for the maximum air

         temperature observed by Tonghai station and other

         stations on Dec．31,1969 and the extreme temperature

         difference at the sam date over the years

图15　通海7．7级地震震区各时段地面垂直形变曲线

      (1969-1958,1970-1969,1977-1969)

Fig．15  Curves of curstal vertical deformation in different

         period of the Ｍ 7．7 Tonghai earthquake

          (a)剖面图; (b)20-22点位间高程变化

图16　通海7．7级地震前震区周围回暖早迟情况

Fig．16  Different time of the beginning of spring in the  

         surrounding seismic area before the Ｍ 7．7 Tonghai

         earthquake

图17　通海气象站逐日最高气温变化曲线

Fig．17  Curve for the variation of maximum daily air temperature

         observed by Tonghai meteorological observatory

          ①1963―1978年(不含比较时段)同日最高气温平均值;　

          ②1969．12．15―1970．1．31逐日最高气温

图18　川滇气象站平均气温一阶差分正变量百分率时间序列图

Fig．18  Time sequence for percentage of single-ordeer differential          postive variable of mean air temperature observed at the

         meteorological stations in Sichuan and Yunnan Provinces

图19　川滇气温场年均值一阶差分正变极大值时间序列图

     (A =T_i+1-T_i,i=1960,1961,…,1965)

Fig．19  Time sequence for percentage of single-ordeer differential

         postive variable for yearly mean value of air temperature

         field in Sichuan and Yunnan Provinces

图20　云南地区年降水量距平百分率等值线图

Fig．20  Isogram for percentage of yearly precipitaion departure

         of rainfall in Yunnan region

         (a) 1968年; (b)1969年

  表 6  通海地震异常情况登记表

  Table 6  The abnormal situations of Tonghai earthquake

    现将气温异常的判定方法简要说明如下:

    图16为1970年通海7．7级地震前震区周围回暖早迟情况示意图。该图说明震区回暖（自冬入春）极早，建水站一般年份日平均气温稳定通过10℃的日期均在2月10日前后。唯1969年冬季特短，12月1日气温就回升到10℃，超前约2个月。进一步统计震区周围各县历年回暖日期，并按各年回暖日期早迟进行编号，编号越小该年回暖越早，反之编号越大，则较迟。编号1，意即此年为该县历年中回暖最早的年份。从图15可见，回暖特别早（编号1）的仅限于震区附近的石屏、建水两县，其次为新平、弥勒，外围各县则属一般。

    震中附近除回暖超前2个月外，临震时（1969年12月31日到1970年1月4日），震区附近气温又突然快速上升，如震中区所在的通海站，1970年1月2日的最高气温达20．1℃，为地震前后四五十天所仅有。为进一步证实该异常，图17给出了通海站1963－1978年（不包括发震当年）多年来12月15日至1月31日逐日极端气温值。从图可见，1969年12月31日，1970年1月2－4日的最高气温引人注目地连续数日打破1963－1978年同期历史记录的上限，突破量为0．1℃－1．1℃。

    为排除各站环境（海拔、地形、坡向）条件差异的影响，图14系取各站某日最高气温与历年同日极端最高气温之差值进行相对分析。经上述处理后，从图可见震中附近的通海、华宁、江川一带，仍存在一平均半径约80km的气温偏高区^［13］。

前兆异常特征分析 

    通海7．7级地震的前兆异常具有下述特征:

    1．震前5年，即1965年沿南华、峨山、屏边一带，Ｍ≥4．0级地震形成一长约380km、走向北西的地震活动条带，震中区峨山东南发生一次5．2级早期前震。这次地震宏观烈度达Ⅵ度，等震线长轴走向北60°，长17．6km[图12（a）]。

    2．1966－1969年6月,以通海为中心，形成一半径 180 km、由 Ｍ≥4．0级地震围成的环形空区[见图12（b）]。1969年1月和6月，在空区中心，未来主震震中附近，先后发生4．0和4．2级地震各一次，即震前半年空区遭到破坏，或者说Ｍ≥4．0级地震有由外围逐渐向震中迁移的趋势。如果将通海地震与云南地区1970年以后发生的昭通7．1级和普洱6．8级地震的空区图象比较，其差别在于，通海地震围空时间长（3．5年），空区范围大，长短轴差异不明显等。而共同点是：空区形成后，空区内在未来主震震中附近，均有Ｍ≥4．0级的早期前震发生。

    3．1958－1969年，震区附近的水准测量资料表明，Ⅹ度区东南曲江盆地附近，出现60 mm左右的相对下沉区，反映了曲江断裂北盘相对上升，南盘相对下降的变化趋势。震后测量结果表明，上述趋势依然存在（见图15）。

    4．震前1－2年（1968年和1969年），云南东部曾出现了明显的涝、旱振荡，振荡幅度均≥40％。涝、旱中心在未来震中附近（见图20）。1969年川滇地区108个气象站观测到的气温场，出现年均值差分正变量达100％，差分极值达1．3℃的异常变化（图18、19）。

    5．震前2个月和1－5天，震中附近半径约80km的地区，分别出现回暖日提前2个月和通海站12月31日最高气温与历年同时极端高温相差0．3－0．5℃的突发性增温等异常（图14,16,17）。

    6．动物、地下水等宏观异常，空间上集中分布在距震中30km左右的Ⅶ－Ⅹ度高烈度区（动物异常占97％），时间集中（82％）发生在震前1－4天。动物异常种类17种，71起；地下水异常共31处；地光异常共24起；此类多发生在震前几小时至几分钟。

    上述各类异常的时空分布见图21。

图21　通海7．7级地震前各种异常时空分布图

Fig．21  Time-space distribution 0f various anomalies before

         the Ｍ 7．7 Tonghai earthquake

           ①地震条带;　②地震空区;　③涝、旱振荡; ④破坏空区的早期前震;

         　⑤气温场异常;　⑥宏观异常

讨   论 

    通海地震震级大，震源浅，极震区内沿曲江断裂出现了一条长约60km，宽20m，总体走向北西60°，不受地形、岩性限制，右旋水平错动的地震断层。如果将该断层视为震源暴露于地表的结果，并结合余震分布图象、地震前后震中区垂直和水平形变测量资料，那么，它就为我们认识通海地震震源区内应力应变的积累和破裂过程，提供了一个不可多得的场所，现讨论如下。

    （一）震后形变测量揭示的若干事实

    1．垂直形变相对上升和下降区呈四象限分布特征

    文献［11］指出，通海震区震后的垂直形变，其上升区和下降区呈四象限分布，地震断层南北两盘的前进端均为相对上升区，而拉张端为下降区(图22)。

图22　通海7．7级地震震区垂直形变四象限分布示意图 (据刘玉权资料改编)

Fig．22  Sketch showing vertical deformation at various quadrants

         of theＭ 7．7 Tonghai seismic area

    2．水平形变反应了曲江断裂的右旋错动

    震中区在地震前仅有1958年为测图而施测过一期Ⅱ等补充三角网观测成果（三角网测角中误差为±2＂，微波测边精度为1／150000， 实际边长精度只能达到10－20 cm），震后1970年复测了36条边。

图23　通海7．7级地震震区三角点实测和理论水平位移向量图 (据王椿镛)

Fig．23  Vectogram for horizontal displacement respectively

         obtained by triangulation and theory in the Ｍ 7．7

         Tonghai seismic area

          图中数字为观测点位序号

    图23为王椿镛给出的通海震区水平位移向量图。从图可见震区各点震后的位移矢量，显示了与地震断层相同的右旋位移特征。它还表明，断层附近5km范围内各点的位移量最大，达2m左右，垂直断层方向上，随距离加大而减小，20km外其应变量接近误差范围。

    （二）震源孕育模式讨论

    根据上述地震断层、水平形变反应出通海地震的震源破裂过程为一右旋错动，错动的前进端受到压缩，后缘受到拉张，因而垂直形变大致呈四象限分布这一特征，用郭增建提出的组合孕育模式可以得到圆满解释。其下沉区相当于该模式的预位移区，1965年和1966年在通海大震震中西北峨山一带,先后发生5．2级和4．0级地震,这可能是产生预移位的结果。震后余震集中在峨山和曲溪盆地附近，即曲江断裂两端，而宏观和微观震中附近余震小且少。这些现象可能是断裂错动过大，受到过量挤压和拉张，在弹性恢复力作用下，沿上述地区发生进一步破裂或产生逆错的结果，亦或是上部错动过大，下部迫使上部回错的结果。

    上述解释虽不无争议，但也是一种可能的解释。

参  考  文  献 

［1］昆明地震大队,联系通海地震讨论有关震源问题,地震战线,No．8,1971。

［2］西南烈度队影响场组通海组等,通海地震影响场,地震战线,No．1,1973。

［3］国家地震局测量队,1970年云南省通海地震的地形变特征,地球物理学

     报,Vol．18,No．4,1975。

［4］朱成男,滇南地区新生代构造发育兼论通海地震的地质背景,地震研究,No．3,1978。

［5］张四昌等, 1970年通海地震的地质特征,地质科学,No．4,1978。

［6］张俊昌, 曲江断裂的新活动与通海地震,地震研究,No．1,1979。

［7］朱成男等, 云南通海和东川两次地震的地面应变的四象限分布,地震学报,Vol．2, 

     No．3,1980。

［8］刘祖荫,通海地震前的地震活动特征,西北地震学报,Vol．4,No．2,1982。

［9］张之立等,1970年1月5日云南通海地震震源特征,地球物理学报,Vol．25,

     No．5,1982。

［10］刘赛君，通海地震余震活动与发震机理，地震研究,Vol．6,No．2,1983。

［11］刘玉权等,1970年通海地震的水平位移研究,地震研究,Vol．7,No．2,1984。

［12］钱培风，通海地震的某些震害与分析，地震研究,Vol．7,No．3,1984。

［13］赵洪声，滇东地区地震发生前震中区气温升高现象的初步分析，华北地震科

      学,Vol．2,No．3,1984。

［14］韩慕康，关于通海地震发震地点的商榷，地震地质,No．3,1986。

［15］阚荣举，我国西南地区现代构造应力场与现代构造活动特征探讨，地球物理学   

      报,Vol．20,No．2,1977。

［16］王椿镛等，用地形变资料测定通海地震的地震断层参数，地球物理学报，     

      Vol．21,No．3,1978。

［17］鄢家全等,中国及邻区现代构造应力场的区域特征,地震学报,Vol．1,No．1,1979。

［18］陈�J等,测定浅源地震参数的宏观方法,地球物理学报,Vol．18,No．4,1975。

［19］张之立等, 1970年1月5日通海地震的震源特征,地球物理学报,Vol．25,

      No．5, 1982。

［20］顾功叙等，中国地震目录(公元1970－1979),地震出版社，1983。

参  考  资  料 

1）国家地震局震源机制研究小组,中国地震震源机制的研究（第一集）1973．1,铅印本。

2）中央地震工作小组云南地震队, 云南省通海地震宏观、地震地质调查报告, 1970．2,

   铅印本。

3）云南省地震局，云南地震目录(1965―1975)。