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水库地震

[拼音]:shuiku dizhen

[外文]:reservoir induced earthquake

水库蓄水引起库区及其邻近地区原有地震活动产生变化的现象。水库地震可分为三种情况:

(1)蓄水前没有历史地震记载,蓄水后出现明显的地震活动;

(2)蓄水后发生的地震震级和频度高于历史地震;

(3)蓄水后地震的震级低于蓄水前的震级。前两种常发生在弱震区或无震区,又称水库诱发地震。后一种常出现于多震区或强震区。

20世纪30年代,希腊马拉松水库和阿尔及利亚瓦迪富达湖水库曾发生水库地震,因震级低、无破坏,当时未引起重视。60年代,我国新丰江水电站水库、赞比亚和津巴布韦的卡里巴水电站水库、希腊克瑞玛斯塔水库及印度戈伊纳水库等相继发生6级以上强震,造成水工建筑物破坏、库岸滑塌、房屋倒毁、居民伤亡等直接和次生灾害后,才引起各方面关注和研究。按概略统计,世界各国报道的水库地震总计近 120例(得到较多学者承认的70~80例),发震机率约为已建水库的1‰。但高坝大库(坝高大于100m,库容超过10亿m3)的发震机率约占10%,这与大水库面积大、可跨越不同构造单元、接触多种岩性区、遇到的不利地质条件组合较多有关,故需认真对待。

特点

分析已有震例表明:

(1)水库地震与库坝区岩性、地质构造、水文地质条件及水文、气象等因素的相关性密切;

(2)各类岩石中,以碳酸盐岩区的发震机率较高,岩浆岩区的震级较高,而在第四纪沉积地层中还未发现;

(3)有较宽的断裂或较强的岩溶透水带,库水能渗向深处的较易发生;

(4)震中分布在库内或距库边不远处,常密集在一定范围内或成带分布;

(5)地震强度多属微、弱震,中强震较少,强震只有4例。

类型

可分为构造型、岩溶型、滑坡崩塌型、冻裂型及混合型等。其中以构造型水库地震的强度较高,岩溶型水库地震较为常见。

构造型水库地震

可能因岩体强度大,又积累了较高的应变能,当库水沿断裂带向深部集中渗透,促使破裂面强度降低,造成能量急剧释放而诱发地震。发震条件主要是:

(1)有区域性或地区性断裂带通过库坝区;

(2)断层在上更新世以来有明显的构造活动;

(3)沿断裂带有地震活动的记载;

(4)断裂带有一定规模和导水能力,库水能渗向深部等。据已观测到的实例,这类地震的特点是:

(1)震中位于断裂带附近;

(2)震源深度一般3~5km,深的约8km;

(3)震级较高,已发生的强为6.5级;

(4)蓄水深度或水压力大小与发震的相关性不明显。

构造型水库地震引起的地震活动变化多使地震增强,但修建在多震区、强震区或曾发生破坏性地震地区的水库,如美国格兰峡水库、佛莱明峡水库、日本黑部第四水库、意大利皮亚韦-卡多雷水库、南斯拉夫格兰察雷沃水库等,都是蓄水后微、弱震明显增加,而中强震很少。对此,有些学者认为是库水引起岩体中蕴集的应变能提前释放,才使原有地震活动性减弱。

岩溶型水库地震

可能因库水位上升,迅速淹没某些岩溶管道系统,造成被围堵的水和气体在其中冲击振荡,而库水下降时引起局部岩溶塌陷和气爆活动,并伴生地震。发震条件主要是:

(1)库坝区及其附近有大面积的碳酸盐岩分布,特别是未变质的质纯、厚层块状灰岩;

(2)岩溶发育,有管道系统,蓄水前已有天然岩溶塌陷和诱发地震的记载。这类地震的特点是:

(1)震中常位于岩溶发育的峡谷河段,无明显迁移现象;

(2)库水位与发震的相关性密切,发震时间滞后于库水位到达某一库水位的时间短;

(3)震级较低,大多在4级以下;

(4)震源深度浅,深的一般只1~2km;

(5)常为单发、多发的震群型地震,没有明显的前震和余震。

预报

判断水库地震的可能性和预测其发震地点和强度,现阶段主要依据地震地质背景,从已有震例中归纳出某些共同特点,进行类比分析,做出粗略的估计。对高坝大库,一般在区域地质、水文地质、构造稳定和历史地震调查研究的基础上,提出可能产生水库地震的库段和类型,并按能量积聚理论,预测潜在震源区可能发生的地震强度,结合该区地震基本烈度,评价对大坝及附近岸坡、库区城镇或居民点的影响程度。由于震例有限和地质条件的复杂,截至80年代末,国内外对水库地震的形成机理、发生发展过程,还没有成熟认识,尚处在探索阶段。

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