摘要 以三峡库区区域地质构造

关于三峡库区诱发地震的简单孕震机制

周杰

（051103班，学号：20101002068）

摘要以三峡库区区域地质构造、活动断裂及库区水文地质特点为基础, 借鉴老一辈地震工作者对三峡地区地震地质活动的勘察与科研成果, 阐述了蓄水后岩石的库水与地质相互作用对该区水文地质及构造的影响, 浅释了三峡库区水库地震孕震机理；资料显示：库区地震活动的时空强频随着库区水体的变化而增强, 并与活动断层空间分布呈一致性, 具备水库地震的明显特征。预测认为: 未来三峡宜昌库区的巴东- 黔江与高桥断裂带、仙女山、九湾溪及天阳坪断裂交汇带,是诱发ML 4. 0~ 4. 5 水库地震的危险区。

引言：水库诱发地震是由于人类拦河筑坝，在坝前壅高河水，形成水库引发的地震活动。实际上，人们发现，不仅是修建水库，人类的许多工程活动都可能诱发(触发)地震。最典型的是向深井中注水而引发地震。1922年美国科罗拉多州丹佛市向一口废液处理井中注水，就曾记录到本区从未有过的地震活动llJ。1972年，湖北省武汉市小洪山地区向深井中注水，也诱发了2．2级的小型21。采矿中废矿井的塌陷、地下工程开挖中的岩爆，都可以引起岩体的震动。只是由于水库诱发地震出现的数量多，通常情况下，强度比其他类型人类活动引发的地震强度要高，所以更为人们所关注。

1．1水库诱发地震活动的若干特点和规律

水库诱发地震是一个十分复杂的自然现象，对其形成机制和发震条件、尤其是对它发生的时间、地点和强度的预测预报，仍然是一个远未解决的问题。但是经过全世界尤其是中国有关科学技术人员几十年的不断探索研究，对水库诱发地震的活动特点和规律[6-8】已经有了一些基本的认识，概括起来有以下几点：

(1)空间分布上主要集中在库盆和距离库岸边3"5 km范围内，少有超过10 km者。

(2)主震发震时间和水库蓄水过程密切相关。在水库蓄水早期阶段，地震活动与库水位升降变化有较好的相关性。较强的地震活动高潮多出现在前几个蓄水期的高水位季节，且有一定的滞后，并与

水位的增长速率、高水位的持续时间有一定关系。

(3)水库蓄水所引起的岩体内外条件的改变，随着时间的推移，逐步调整而趋于平衡，因而水库诱发地震的频度和强度，随时间的延长呈明显的下降趋势。根据对55个水库的统计分析发现，主震在水库蓄水后l 内发生的有37个，占67．3％；2～3 a发震的12个，占21．8％；

5 a发震的2个，占3．6％；5 a以上发震的4个，占7．3％。

(4)水库诱发地震的震级绝大部分是微震和弱震。一般都在4级以下。据统计，M．≤4级的水库诱发地震占总数的70％～80％，震级在6．1--6．5级的强震仅占总数的3％。

(5)震源深度极浅，绝大部分震源深度在3～5km范围，直至近地表。

(6)由于震源较浅，与天然地震相比，具有较高的地震动频率、地面峰值加速度和震中烈度。但极震区范围很小，烈度衰减快。

(7)总体上水库诱发地震产生的概率大约只占工程总数的0．1％～0．2％，但随着坝高和库容的增大，比例明显增高。中国坝高在100 m以上的和库容在lOOx 108 m3以上的高坝大库，发震比例均在30％左右。

(8)较强的水库诱发地震有可能超过当地发生过的最大历史地震，也可能会超过当地的基本地震烈度。因此不能以这二者作为判断一个地区可能发生水库诱发地震最大强度的依据。

1．2水库诱发地震的类型划分

从不同的认知角度，对水库诱发地震的类型可以有多种划分方案【71 21。通过大量震例的分析和工程实践，下列3种类型可以包括大部分最常见的水库诱发地震，也便于在工作中应用：

（1）构造型。由于库水触发库区某些敏感断裂构造的薄弱部位而引发的地震，发震部位在空间上与相关断的展布相一致。这种类型的水库诱发地震强度较高，对水利工程的影响较大，也是世界各国研究最多的主要类型。

(2)喀斯特(岩溶)型。发生在碳酸盐岩分布区喀斯特发育的地段，通常是由于库水升高突然涌入喀斯特洞穴，高水压在洞穴中形成气爆、水锤效应及大规模岩溶塌陷等引起的地震活动。这是最常见的一种类型的水库诱发地震，中国的水库诱发地震70％属于这一类型。但这类型地震震级不高，多为2～3级。最大也只在级左右。

(3)浅表微破裂型，又称浅表卸荷型。在库水作用下引起浅表部岩体调整性破裂、位移或变形而引起的地震多发生在坚硬性脆的岩体中或河谷下部的所谓卸荷不足区。这一类型地震震级一般很小，多小于3级，持续时间不长。近些年的资料表明，该类型的诱发地震比原先预想的更为常见。此外，库水抬升淹没废弃矿井造成的矿井塌陷、库水抬升导致库岸边坡失稳变形等，也都可能引起浅表部岩体振动成为“地震”，且很多地区成为常见的一种类型。上述特点的归纳和类型的划分，虽不足以对水库诱发地震的成因机制做出本质的揭示但是对于认识其活动规律和判断其危害性却有很大的作用。正是由于有了上述的一些基本认识，人们才逐步克服了对水库诱发地震开初时的恐惧心理，比较能够恰当地估价它的影响，并采取合理的工程和非工程对策。

2 库区地质概况

2. 1 地质构造

三峡水库库区位于长江上游尾端, 辖区内江南属宁武陵山区, 江北跨奉巴山区, 地处我国地势第二级阶梯东缘, 总体地势西高东低, 分东西两段, 西段从西津至奉节段为四川盆地东缘,主要为砂岩、泥岩组成的侵蚀低山丘陵区。东段从奉节至南津关为长江三峡河段, 属川鄂褶皱山地, 主要由碳酸岩组成的低山峡谷区。区域岩溶发育, 东部鄂西岩溶大面积分布( 陈德基等,1997; 丁原章等, 1989; 高士均等, 1992) 。

地震地磁观测与研究26 卷

库首地区属黄陵穹窿核部及其两冀, 出露前震旦系结晶体及震旦- 白垩系, 沉积盖层主要由碳酸岩类的地层。白垩系地层分布于黄陵穹窿西南侧仙女山一带。秭归盆地西缘高桥断裂及奉节以下地区多为石灰岩分布区, 尤其巫峡地区支流河段岩溶发育。库首区大坝位于三斗坪镇, 总长3 035 m, 坝高175 m, 库容防洪221. 5 m3 , 是混凝土重力坝, 坝基为前震旦纪花岗岩。根据规划, 三峡工程自1993 年施工准备至2009 年枢纽全部建成, 建设周期为17 年。1997 年大江截流, 2003 年135 m 围堰挡水发电, 2006 年坝前水位蓄至156 m, 2009 年蓄水至最终水位175 m。

2. 2 断裂及活动

本区断裂主要分布在八面山台褶带, 东段有黄陵背斜西南侧和秭归向斜东部的北北西和

北北东向断裂系; 西段为八面山弧形褶皱带, 东西走向段与长江中下游东西向构造重接复合带的近东西向断裂组。