水库地震成因探讨

水库地震的成因比较复杂,人类工程活动如注水和修建水库等均可诱发地震。水库诱发地震分为两种情况:一种是在原本没有地震断裂带的地区,由于建设水坝以后形成水库,水库蓄水改变了原来的地应力分布,从而产生了局部的地震。这种情况比较普遍,但是,由于水库增加的水体重量通常是均匀地分布在一块较大的面积之上,而且由于水库周围原有山体的比重肯定高于水体,所以,水库蓄水后对地壳造成的压力变化一定是属于消除应力集中改善地球表面受力的情况,因此,水库蓄水引发的微震,不仅不可能造成较大的地震,而且总体上应该是属于有利于地壳均匀受力的一种调整。据实际观测统计,世界上绝大多数的水库建成后,仅仅由水库蓄水引发的地应力改变所产生的地震都非常小,大多数是人们难以察觉的微震,不会对当地居民的生产生活造成威胁。另一种情况是由于水库蓄水区域原来就是地震区,有明显的地震断裂带存在,原有的地应力积累就已经孕育着地震的发生,由于水库蓄水打破了原有的受力平衡,导致了原有地震的延迟或者提前发生,在这种情况下发生的地震,其危害和破坏程度主要取决于原有的地震能量。这种情况下,水库蓄水只是引发或者诱发了地震,而不是造成地震。经过进一步分析可知,按工程地质条件来分类,水库诱发地震具有不同的成因类型,主要有岩溶塌陷型和断层破裂型。岩溶塌陷型水库诱发地震最常见,不过多为弱震或中强震,破坏性不大。断层破裂型水库诱发地震发生的概率虽然较低,但有可能诱发中强震或强震,而且是我们必须重视的水库诱发地震问题。断层地震的产生机理主要在于,地应力的积累、变化使断层产生了突然的破裂或者错动,而断层地震的发生条件就在于不同方向的地应力的合力克服了断层之间的摩擦力。当断层间的摩擦力越大时,需要克服摩擦力的作用力就越大,这种情况下需要地应力的变化积蓄更长的时间、更多的能量,所以,短时间内不容易发生地震,然而,一旦发生地震后释放的能量也就比较大。相反,如果断层之间的摩擦力越小,需要克服摩擦力的地震作用力就越小,越容易产生地震,同时地震发生后释放的能量也越低。所以说,决定断层地震爆发时能量强弱的关键在于断层之间的摩擦力,从这一点上看,由于水库蓄水后将会加大地下渗流,水的浸润一般只能使原有的断层之间摩擦力降低,所以,水库蓄水通常会伴随出现加速原有地震地区断层地震发生的现象,不过这也同时还有提前释放地应力所积蓄的能量、减小原有地震地区的震级的作用。水库蓄水能促发地震、减小强震,这也许就是世界上虽然已经建有几十万座水坝,而且水库诱发地震现象非常普遍(根据国外资料记载,有的水库蓄水后,曾经观测到成千上万次的微小地震),但是,大都是危害性不大的微震和弱震的原因。迄今为止,全世界尚未有一起因为地震造成的垮坝事故。多年的实际观测和研究已经使很多学者逐渐认识到,即便是在地震高发区修建的水库也并非就一定是坏事,在很多情况下水库诱发的地震,有助于该地区地震能量的提前释放,对于减小地震灾害的破坏性还有一定的积极作用。