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诱发地震

人类工程活动引起的地震。诱发地震可造成人员伤亡、建筑物和工程设施的破坏、引起水患等,是一种环境工程灾害。

诱发地震的分类

水库蓄水,石油和天然气、盐卤、地下热(汽)储的开发,废液处理和油田开采中的深井注水,钻进过程中的井漏,矿山抽、排水,固体矿床的开采和地下核爆炸等工程活动都可能诱发地震。按诱发因素可分为水(和其他流体)引起的诱发地震和非水诱发地震两类。前者主要是由于水的参与,改变了应力条件和降低了岩体结构面的摩擦强度而发震。后者是由于工程活动改变了地壳表层的应力分布,在某些应力集中部位发生破坏而引起地震。在各种诱发地震中,水库诱发地震的震例最多,震害最重;其次是抽、注液诱发的地震和采矿诱发的地震。

水库诱发地震

水库诱发地震早在20世纪30年代就有发现。全世界已知有近百个水库蓄水后诱发了地震,其中中国十几个。

水库诱发地震在时空上与库水位升降密切相关。一般蓄水后不久即开始出现微震。库水位急剧上升至以前尚未达到过的新高程时,往往爆发地震。有时水位的骤然下降也会引发震群和较强地震。地震活动高潮或强烈的地震一般出现在水库达到最高水位的最初一、二个蓄水周期的高水位季节。随着时间的推移,地震活动逐渐趋于衰减。有些水库地震可延续数十年。水库诱发地震仅局限于水库周围几公里范围内,震中常出现在水库的峡谷或基岩裸露地段,震源深度极浅,从几公里至近地表。地震序列可分为震群型和主震型两种类型。前者没有明显主震,但可有地震活动高潮;后者一般有明显前震期,主震发生后,余震活动低一阵高一阵趋于衰减。水库发震概率随坝高和库容增大而明显增高。

水库诱发地震的原因和发震机制还在探讨中。最早认为,水库蓄水后,水体作为一种附加载荷或由于它引起的地壳变形,可能导致原来已处于不稳定临界状态的断裂重新活动而诱发地震。经过计算和实际观测,表明这种附加载荷和引起的变形量级太小。随着注水诱发地震的现场试验和室内岩石力学的研究,人们趋向于认为库水的渗漏和水力扩散(传递)也许是诱发地震的主要原因。由于这些作用,增高了结构面间的孔(裂)隙水压力,减小了有效应力;同时弱化了结构面间的物质,从而大大降低了结构面上的摩擦强度,使岩体失稳而产生地震。

诱发地震的特点及预测

诱发地震震中局限于工程活动的影响范围内。震源深度极浅。据统计,已知的诱发地震最高震级:水库诱发地震为6.5级,抽、注液诱发地震为5.5级,采矿和地下核爆炸诱发的地震为5级左右。由于震源浅,地震的地面效应比较强烈。极小地震即可有感,并伴有地声。3级左右地震即可造成经济损失和人员伤亡。4~5级地震的地表最高烈度可达Ⅶ度,6级地震可达Ⅷ度强。破坏性诱发地震的地面运动特点是振动周期短、振动垂直分量大而持续时间不长。

工程活动是否会诱发地震取决于场地的地质背景。特殊的岩性组合,有利于发震的断层与不连续结构面的存在,适宜的水文地质条件,以及岩体应力状态等,是诱发地震的必要条件。喀斯特的存在,也是极有利于水诱发地震的一种因素。根据诱发地震的地质条件,以及利用各种观测手段获得的地震前兆信息,可以进行诱发地震的中长期预测和短临预报,采取相应的工程抗震措施。

参考书目
    郭增建、陈鑫连主编:《地震对策》,地震出版社,北京,1986。胡毓良、陈献程:我国的水库地震及有关成因问题的讨论,《地震地质》,1卷4期,1979。