由向家壩水庫(kù)震源機(jī)制探討誘發(fā)地震的成因.pdf

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1、第37卷第2期地震地質(zhì)Vo1．37．NO．22015年6月SEISMOL0GYANDGEOLOGYJun．，2015doi：10．3969／j．issn．0253—4967．2015．02．018由向家壩水庫(kù)震源機(jī)制探討誘發(fā)地震的成因馮向東’岳秀霞’王日風(fēng)王曉山’刁桂苓’張洪智。程萬(wàn)正。李?lèi)??！T志仁’1)河北省地震局，石家莊0500222)天津市地震局，天津3002013)中國(guó)地震局工程力學(xué)所，哈爾濱150080摘要金沙江向家壩水庫(kù)是目前中國(guó)第三大水庫(kù)，2012年底水庫(kù)開(kāi)始蓄水，水位升高71m；2013年6

2、月底再次蓄水，升高的水位淹沒(méi)到庫(kù)尾段。該水庫(kù)以及上游的溪洛渡水庫(kù)布設(shè)了地震臺(tái)網(wǎng)，有35臺(tái)儀器連續(xù)記錄，能夠很好地控制庫(kù)區(qū)及周邊的地震。水庫(kù)地震臺(tái)網(wǎng)在2007年9月一2013年6月記錄了庫(kù)尾一帶1級(jí)以上地震共計(jì)38次，平均每月發(fā)生0．66次。而2013年7—9月則記錄M．≥1．0地震186次，平均水平達(dá)到每月62次，已經(jīng)接近以往月均值的100倍，可判別為誘發(fā)地震。同期還記錄1級(jí)以下地震553次，在強(qiáng)震背景區(qū)發(fā)生大量小地震已經(jīng)引起巨大反響。震源位置采用3維速度模型進(jìn)行重新修訂，發(fā)現(xiàn)這些地震有94％發(fā)生在0～5km

3、深度范圍。利用水庫(kù)地震臺(tái)網(wǎng)的觀測(cè)資料，取垂直向記錄到直達(dá)P、S波的最大振幅，得到庫(kù)尾一帶蓄水之前9個(gè)、蓄水后69個(gè)小地震的震源機(jī)制，并進(jìn)一步利用這些震源機(jī)制反演了南、北2個(gè)區(qū)的應(yīng)力場(chǎng)，以期通過(guò)分析震源機(jī)制和應(yīng)力場(chǎng)變化，探索水庫(kù)誘發(fā)地震發(fā)生的特點(diǎn)及成因。結(jié)果顯示，在蓄水后69個(gè)震源機(jī)制中走向滑動(dòng)類(lèi)型占最多，存在較多過(guò)渡類(lèi)型，傾向滑動(dòng)的正斷層、逆沖斷層數(shù)目較少，震源機(jī)制空間取向復(fù)雜、破裂類(lèi)型多樣，顯示區(qū)域應(yīng)力場(chǎng)對(duì)小震的控制較弱。利用這些震源機(jī)制反演得到南、北2個(gè)區(qū)的應(yīng)力場(chǎng)差別較大，狀態(tài)不均勻，北區(qū)呈現(xiàn)擠壓應(yīng)力狀態(tài)

4、，而南區(qū)呈現(xiàn)弱拉張狀態(tài)，均與區(qū)域應(yīng)力場(chǎng)不一致。穿過(guò)庫(kù)尾的禊子壩斷裂是活動(dòng)斷裂，卻沒(méi)有控制誘發(fā)地震，有可能表明水庫(kù)蓄水抑制了逆斷層的活動(dòng)。庫(kù)尾區(qū)分布碳酸鹽巖、灰?guī)r，存在溶洞。分析認(rèn)為庫(kù)水涌入溶洞，滲透到裂隙、節(jié)理，導(dǎo)致孔隙壓力增加，摩擦強(qiáng)度、巖石破裂強(qiáng)度降低以及庫(kù)水載荷加大造成彈性變形等共同作用是誘發(fā)地震的成因。關(guān)鍵詞金沙江向家壩水庫(kù)誘發(fā)地震震源機(jī)制應(yīng)力場(chǎng)地震成因中圖分類(lèi)號(hào)：P315．5文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：0253-4967(2015)02-0565—11O引言向家壩電站壩址位于四川1省宜賓縣與云南水富縣交

5、界的金沙江下游河段上，最大壩高162m(http：／／WWW．ctg．eom．cn／xwzx／news．php?mnewsid=21582&mtext=％CF％F2％BC％D2％B0％D3)。國(guó)家電力公司中南勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院的報(bào)告①中指出：金沙江溪洛渡至向家壩河段河[收稿日期]2014-01-04收稿，2015-04-07改回。(基金項(xiàng)目]國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(4117218O)和河北省科技計(jì)劃(12276903D)共同資助。①?lài)?guó)家電力公司中南勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，2003，金沙江向家壩水電站水庫(kù)工程地質(zhì)勘察報(bào)告。{

6、通訊作者：刁桂苓，研究員，E—mail：diaog12013@163．eom。566地震地質(zhì)流流向受地質(zhì)構(gòu)造控制，鳥(niǎo)瞰呈“廠”字型；其中，溪洛渡至檜溪河段呈NE流向；檜溪至新市鎮(zhèn)河流呈近SN向，順SN走向的河段有禊子壩斷層；新市鎮(zhèn)以下河段呈近EW向。庫(kù)區(qū)地層出露較齊全，地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，地形變化大，雨量充沛，物理地質(zhì)現(xiàn)象較發(fā)育。水庫(kù)蓄水后，將會(huì)遇到一系列工程地質(zhì)問(wèn)題，如水庫(kù)滲漏、水庫(kù)浸沒(méi)、水庫(kù)固體逕流、水庫(kù)誘發(fā)地震等。向家壩水庫(kù)以及上游的溪洛渡水庫(kù)布設(shè)了地震臺(tái)網(wǎng)，有35臺(tái)儀器連續(xù)記錄，能夠很好地控制庫(kù)區(qū)和周?chē)貐^(qū)

7、的地震(樊啟祥等，2010)。水庫(kù)地震臺(tái)網(wǎng)記錄的2007年9月一2013年6月庫(kù)尾一帶1級(jí)以上地震共計(jì)38次，平均每月發(fā)生0．66次。而2013年7—9月則記錄≥1．0地震186次，活動(dòng)水平大大超出以往。同期還記錄1級(jí)以下地震553次，最小震級(jí)達(dá)一0．6級(jí)。在強(qiáng)震背景區(qū)發(fā)生大量小地震已經(jīng)引起巨大反響，況且向家壩是中國(guó)第三大水庫(kù)，大壩高、蓄水量大，如果發(fā)生災(zāi)害，必將威脅下游長(zhǎng)江流域的安全。以往，國(guó)內(nèi)外建設(shè)的大型水庫(kù)都分布在地震風(fēng)險(xiǎn)小的區(qū)域，在高烈度區(qū)劃內(nèi)的向家壩水庫(kù)沒(méi)有誘發(fā)地震研究的經(jīng)驗(yàn)可資借鑒(程萬(wàn)正，201

8、3)。西部地區(qū)是中國(guó)水能資源最豐富的地區(qū)，主要集中在岷江、大渡河、雅礱江、金沙江、瀾滄江、怒江等流域，這些地區(qū)為強(qiáng)烈地震和地質(zhì)災(zāi)害高發(fā)區(qū)。目前在建和擬建的一系列200m至300m級(jí)的世界級(jí)高壩，工程規(guī)模巨大且少有先例，壩址地震烈度高且缺乏工程震害實(shí)例，面臨一系列世界級(jí)技術(shù)難題。高壩大庫(kù)一旦受震潰決，將導(dǎo)致大壩下游的嚴(yán)重次生災(zāi)害，給人民生命及財(cái)產(chǎn)造成巨大損失。因此，大壩的抗震防災(zāi)研究成為當(dāng)前水電領(lǐng)域前