论文-汶川地震与水库诱发地震.doc

汶川地震与水库诱发地震专业文献阅读读书报告10712811 马宏达汶川特大地震已经过去了近一年半，但是围绕这次地震所展开的科学研究和学术争论却仍在继续。其中一个焦点问题就是，汶川地震是否和长江和岷江流域的水库有关，这次8.0级特大地震究竟是天灾还是人害？一. 水库诱发地震水库诱发地震，是指由于水库水位变化等原因，改变原有地震活动性，诱发库区及邻近地区出现地震的现象。根据前人研究，水库诱发地震的成因和主要特征如下：1. 水库诱发地震的成因(1) 水体重力作用修建水库蓄水后，特别是高坝水库，水的重力对地下应力场的影响不可忽视。当水的重力导致应力场变得不稳定时，有可能会增强地震活动性，反之亦有可能使得应力场变得稳定，反而会减弱地震的活动性。(2) 孔隙水作用当地下存在孔隙、断层、破碎带、溶洞等储水带时，可能将水的压力传递到数公里以下的深部岩体，从而影响地下的应力场诱发地震。(3) 水体物理化学作用水库蓄水后，地表水和地下水的分布范围发生了较大的变化，自然状态下处于干燥或非饱和状态的地质体，变得湿润甚至饱和。水对地质体产生软化、泥化、润滑、溶蚀、冻融等作用，恶化了地质体的稳定条件，导致变形破裂从而诱发水库地震。在大多数时候，库水的各种作用是共同存在的，同一次水库诱发地震，往往是多种成因混合作用的结果。2. 水库诱发地震的分类(1) 构造破裂型构造破裂型水库地震比例最大，所有的强震、绝大部分中强震均为该种类型。其诱发的内因无疑是存在具有破坏趋势或临界破坏状态的较大构造带。(2) 岩溶塌陷型常见于岩溶发育的青壮年期，特别是在碳酸岩盐分布广，具有明显岩溶管道，自然状态下己发生过大规模岩溶塌陷的地区。而如果存在连通岩溶通道的断裂带，可能诱发构造破裂型水库地震。(3) 其他类型如卸荷带破裂型，冻裂型，滑坡崩塌型等，相对前两者影响要小很多，一般不超过3级。3. 水库诱发地震的时间-空间特征(1) 震中距离水库近，一般在库区5公里范围内。(2) 震源深度浅，一般在5公里之内，很少有超过10 公里的。(3) 通常具有前震-主震-余震的特征，蓄水初期出现前震。(4) 最大地震一般出现在蓄水达到最高点时间附近。4. 水库诱发地震尺度-概率特征(1) 目前世界上已经观测到的水库地震超过6级仅4例，最大仅6.5级。(2) 80%的水库诱发地震小于5级，属于弱震或微震。(3) 全世界登记在册的1万多座大坝中，诱发过地震的仅有100余例，诱发概率在1%左右，比例很小。5. 水库诱发地震的震源机制类型水库诱发地震主要的震源机制是走滑断层或者正断层，逆冲断层的情况十分罕见。根据陈颙院士的介绍，仅有两个特例：1967年印度Koyna 6.3级诱发地震主震震源机制为走滑型的, 其后一些4级左右的余震有个别是逆冲型的; 1977年美国南卡罗来纳的Monticello水库(4亿立方米的中小水库)蓄水后发生的2.62.8级地震. 这些地震的震级很小, 将诱发的2.8级地震和蓄水之前的正常地震区别开来, 并不是一件容易的事情。除以上两个特别的情况外, 世界上水库诱发的地震(特别是主震)尚无逆冲型的例子。6. 水库诱发地震实例图1 全球已有的4 个震级为6.16.5 级的构造型水库地震(据陈厚群)这4个地震均发生在上世纪60年代，无论是时间-空间特征，还是尺度特征都和水库诱发地震的一般规律吻合得较好。我国的新丰江大坝和希腊的克雷玛斯特大坝的主震震源机制是正断层，其余两者的主震震源机制是走滑断层。二. 正方声音：汶川地震可能是由水库诱发2009年初，著名的Science杂志的“每周新闻”发文称，通过雷兴林等人的研究表明，紫坪铺水库可能诱发了汶川地震，这一消息被全球不少媒体转载，引起了轩然大波。而2009年5月，Science再次刊登了对范晓的采访，暗示汶川地震和紫坪铺水库之间存在联系。1. 雷兴林：紫坪铺水库对地下断层作用明显雷兴林等一方面采用统计方法来进行地震活动性变化的分析，另一方面采用定量方法在假设的简化模型基础下计算由紫坪铺水库蓄水造成的库伦应力变化。文章最后得出结论称：“通过计算表明，库区地下10公里附近地区的中央断层的库仑应力在汶川Ms8.0地震发生时可能达到0.5Bar以上，地下较浅深度则可达到几个Bar的量级。如此大的库仑应力变化已远远超过地球潮汐的作用。因此，汶川Ms8.0地震是否受到该作用的触发而提前发生是一个不应该回避而值得进一步研究的科学问题。”图2 中央断层（上）和前山断层（下）2007-12-012008-05-11期间发生的地震震源分布与水库放水（水位从约870米下降到约817米，总卸载量：约6.5亿立方米）产生的相对库仑应力变化。(据雷兴林)2. 范晓：紫坪铺水库具备诱发大地震条件范晓在中国国家地理撰文称：“我国曾总结了可能产生水库诱发地震的7项定性标志：一、坝高大于100米，库容大于10亿立方米；二、库坝区有活动断裂；三、库坝区为中新生代断陷盆地或其边缘，近代升降活动明显；四、深部存在重力梯度异常；五、岩体深部张裂隙发育，透水性强；六、库坝区历史上曾有地震发生；七、库坝区有温泉。上述7条，符合数越多，该水库蓄水后诱发地震的可能性就越大。紫坪铺水库符合了上述7项的前6条。”而且他还指出，汶川地震前发生了大规模的前震：“是的，那是相当惊人的。出现了大约200 次小的地震，包括在2 月14 号晚上出现的5次大于3 级的地震。都江堰许多人都跑出了房子。接着在2 月末和3 月初在都江堰和彭州之间又出现了另一次地震群。所有这些地震发生时，紫坪铺水库的水位都很低”三. 反方声音：汶川地震不是由水库诱发以陈颙、嵇少臣等为代表的学者，先后在各种刊物上发表各自的观点，认为把汶川地震和紫坪铺水库联系起来的观点是站不住脚，并提出了自己的论据和看法。1. 从现象学和力学分析，汶川地震不是水库地震陈颙院士认为：(1) 汶川地震震源深度远远超过10公里，震中距紫坪铺水库也远远超过5公里，发震前无明显前震，发震时紫坪铺水库正处于低水位阶段，不符合一般意义上的水库诱发地震的时间-空间特征。(2) 汶川地震震级达到了8.0级，远远超过历史上的水库诱发地震震级。(3) 汶川地震的震源机制是逆冲断层，而一般水库地震都是走滑或正断层。2. 雷兴林的定量模型和结果值得商榷陈厚群等认为：(1) 雷兴林的定量模型过于简化，把一个复杂的库水对发震断层的渗透问题,简化为二维问题处理(2) 雷兴林的定量模型参数假设过多，诸如在地表以下深处的高温和高压作用下,岩体和水体的性状、渗透规律等都有很大的不确定性。(3) 即使是按照雷兴林的模型计算出来的库伦应力场，在超过15公里之后的深处也已微不足道，并无法说明紫坪铺水库和汶川地震之间存在着紧密联系。3. 范晓存在逻辑错误范晓在中国国家地理撰文提出：“我国曾总结了可能产生水库诱发地震的7项定性标志：紫坪铺水库符合了上述7项的前6条。”因此“紫坪铺水库诱发5.12 地震的可能性不能排除。”而郭永刚等认为：(1) 这7项定性标志是用于预测水库可能诱发地震的危险性，符合任何1条都有可能诱发地震，符合的标志越多，并不意味着诱发地震的可能性越大。(2) 在地震发生后，探讨该地震是否由水库诱发，必须从该地震的实际数据和现象出发，来决定“是非”。如果由这7项预测用的定性标志来判断，不符合逻辑关系。四. 结论通过阅读相关文献，以及在学习本门课的过程中从沈老师和其他同学的讲解中学到的知识。我的看法如下：(1) Science等媒体提出的“汶川地震可能由水库诱发”的观点，缺乏足够的论据支撑，有哗众取宠之嫌。无论雷兴林还是范晓等人的文章，都存在比较大的漏洞，还无法对汶川地震和紫坪铺水库之间的关系作出一个站得住脚的解释。 (2) 否认“水库诱发”的一方也未彻底胜利，他们只是指出了雷兴林和范晓等人文章的错误，并没有证明汶川地震和水库无关。 从“水库诱发地震”的历史统计和一般特征来否认汶川地震和水库无关，从逻辑上来说并不够缜密。 (3) 汶川所在区域处于活动断层上方，同时又是长江岷江等水利资源丰富的地区所在，今后在兴建大型水库等设施时，必须加倍重视这个问题。五. 参考文献1. Richard A Kerr, Richard Stone. A human trigger for the great quake of Sichuan? Science, 2009, 323(5912): 322 2. 陈厚群, 等, 关于高坝大库与水库地震的问题. 水力发电学报, 2009, 28(5): 1-7.3. 雷兴林, 马胜利, 闻学泽, 等. 地表水体对断层应力与地震时空分布影响的综合分析以紫坪铺水库为例. 地震地质, 2008, 30(4): 10461064 4. 范晓，汶川大地震地下的奥秘. 中国国家地理，2008，6：3750.5. 梅进,科学再次刊登关于水库是否引起汶川地震的报道, 科学时报, 2009 年 5 月 18 日 A03版.6. 陈颙, 汶川地震是由水库蓄水引起的吗? 中国科学, 20