登录| 注册    
收藏  点赞 

水库诱发地震

随着水库蓄水,改变了库区的水文地质条件和天然地应力场,使库区及水库边缘地带地震活动性明显增强的现象。30年代就报导过希腊马拉松水库(震级5级)和阿尔及利亚富达湖水库(震级3级)的诱发地震,但因震级低,无破坏,未引起重视。

随着水库蓄水,改变了库区的水文地质条件和天然地应力场,使库区及水库边缘地带地震活动性明显增强的现象。30年代就报导过希腊马拉松水库(震级5级)和阿尔及利亚富达湖水库(震级3级)的诱发地震,但因震级低,无破坏,未引起重视。60年代,中国新丰江、赞比亚和津巴布韦的卡里巴、希腊克里马斯塔和印度柯伊纳水库相继发生6级以上强震,造成水工建筑物损坏、库岸滑坡、房屋倒塌和生命财产损失,这才引起各方面的关注并开展研究。据不完全统计,全世界发生的水库地震已达100多起,其中震级大于4.5级的有28起;中国发生水库地震的震例有12起(有争议的震例未统计在内),其中震级大于4.5级的有3起:广东新丰江水库(6.1级)、湖北丹江口水库(4.7级)、辽宁葠窝水库(4.8级)。

新丰江水库是世界上第一座诱发地震里氏6级以上的水库,坝高105米。总库容115亿立方米。1959年10月开始蓄水后,即发生了频繁的地震活动,1962年3月19日在距大坝东北1.1公里处发生了6.1级主震,震中烈度Ⅷ度,到1981年底余震仍未停息,累计记录30多万次地震,震型属于前震多、余震衰减缓慢的前震——主震——余震类型。水库蓄水前,坝址地震基本烈度原定Ⅵ度,未曾设防。蓄水后发生小震,即按Ⅷ度设法加固。1962年强震使大坝右岸坝段顶部产生82米长的水平裂缝,左岸坝段在同高程也有较小的不连续裂缝,并引起渗漏、库岸滑坡和崩塌、房屋破坏等震害。印度柯伊纳水库是迄今为止震级最大的水库诱发地震,1967年12月10日在大坝南3公里处发生了6.5级主震,震中烈度Ⅷ~Ⅸ度,震源深8~10公里,致使大坝开裂,附近房屋严重破坏,死亡200多人,被迫放空水库进行加固处理。

水库诱发地震具有下列特点:①震中分布在库区或水库边岸往外几公里或几十公里处,常密集在一定范围内,空间上重复率较高;②蓄水初期,地震活动与库水位变化的相关性较密切。随着水位升高、库容量加大,地震频度增高,震级加强;但主震发生后,库水位涨落对地震活动的影响不明显;③地震强度多为微震、弱震,少数为强震;④震源浅,多在5公里左右,因此震中烈度高,Ⅲ级左右的地震就可造成房屋破坏;⑤震型常为前震——主震——余震型,与天然地震相比,余震衰减率缓慢得多。

水库诱发地震的地质背景:①主要发生在断层较多、构造活动地区,尤其是差异运动强烈的断陷谷地;②致密坚硬的脆性岩石,如碳酸盐类岩、岩浆岩或火山岩组成的库区,易于诱发地震;粘土岩和砂质岩组成的库区,不利于积蓄应变能,很少诱发地震;③岩溶或断裂发育、岩体透水性强和库水具有向深部渗入通道的地带,易于诱发地震;④库内或库边地热异常,有较多温泉出露,易于诱发地震。

关于水库诱发地震的形成机制、发震条件、地震预测等问题,60年代以来,各国学者根据震例开展了不少研究。但由于问题复杂,震例有限,存在着各种各样的见解与学说,80年代中期尚处于探讨阶段。水库地震的形成机制,主要有二种学说:一种是水库荷载机制,但水库荷载引起库底岩体的应力增量很少超过10巴,这样小的应力增量,除非断层处于临界应力状态,是不足于诱发地震的。如采断陷盆地两侧为深大陡立断裂所限,则水库荷载效应可能起重要作用。另一种是孔隙水压力机制,认为孔隙水压力能减少断层面上的有效压力,降低抗剪强度,引起岩体破裂而诱发地震。美国丹佛深井注入污染废水而诱发地震支持了这种学说。岩溶区水库在初期蓄水时,常发生微弱地震,可能与岩溶塌陷、气爆有关。

为了研究水库诱发地震,积累资料,在初步设计前要对区域地质、水文地质条件、深部(莫氏面、康氏面)构造、地应力状态、区域构造稳定性及历史地震情况等进行研究;库区蓄水前后要进行库区微震监测和地形变、地应力、地磁、地电等地球物理场的观测,以及模拟计算和模型试验等工作,需要地质、地震、工程设计等方面的科学与技术人员协作探讨。