水库诱发地震的水二级相变孕震模型.pdf

《水库诱发地震的水二级相变孕震模型.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第31卷第4期地震地质Vo1．31．No．42009年12月SEISMOLOGYANDGEOLOGYDec．．2009doi：10．3969／j．issn．0253-4967．2009．04．016水库诱发地震的水二级相变孕震模型胡先明陈巨鹏1)四川省地震局，成都6100412)成都恩威集团，成都610041摘要文中讨论了库水渗漏在水库诱发地震中的作用，经过分析研究现有的水库诱发地震资料及相关理论，类比蒸汽锅炉与重力热管的热工原理，提出了水库地震成因的超临界水二级相变孕震模型。模型在水库孕震的各阶段表现为：初始阶段，渗漏水在压力注射和重力作

2、用下形成水塞密封盖层，在超临界温区的地层裂隙中引发二级相变循环对流；孕育阶段，地层原生裂隙在高围压条件下形成应力腐蚀、化学蚀变、温差应力破碎作用，从而原生裂隙更加发育，制造了更大的对流循环通道；临震突变阶段，在热管下部热交换区内的临界水热通量剧增，超l临界水发生横向流动，向封盖层外部扩散；发震阶段，在超临界水重力热管的通量和热管上部交换区所形成的压力，超过地层或封盖层的破坏极限时，推动上部地层做活塞运动导致地震。关键词水库地震超临界水二级相变对流循环孕震模型中图分类号：P315．2文献标识码：A文章编号：0253—4967(2009)04—

3、0724—14O引言据中国大坝委员会公布，2005年年底，世界共有15m以上高度的大坝50000多座，其中中国有22000多座，占世界总数的44％。水库诱发地震是水库蓄水后，由于水体作用改变了库、坝区原有地震活动强度和频度的规律而诱发的地震(周存忠等，1991)。目前世界上发生的水库诱发地震有109例。≥5．0的有19例(其中M。>6．0的有4例)，M4．0～4．9的有25例，M3．0～3．9的有25例，<3．0的有4O例。最高震级为印度柯伊纳水库的M6．5地震。109个震例中中国占l9例，最大地震为1962年3月19日的新丰江6．1级地震

4、。除此之外，另有23个水库地震有争议(杨清源等，1996)。水库诱发地震震源浅，烈度高，衰减慢，有较强的破坏性。震级3．0以下的地震烈度明显偏高，基本以Ⅵ度为限，3．0级以上的地震烈度偏高不明显。可致灾的水库地震主要是4．5级以上的破坏性诱发地震(张建中，2007；杨清源等，1998)。随着水库大坝建设速度的不断加快和大型水库的不断增加，尤其是复杂地质构造区水库建设的增多，有必要在对大坝地震安全进行研究的基础上，重视水库诱发地震安全性的研究(毛玉平等，2007)。水库诱发地震震中紧邻重要水利工程设施，且震源浅，震中烈度高，虽然震级大部分不高

5、仍然可造成大的破坏。较大的水库诱发地震不仅会毁坏这些水利工程设施，而且可以引起严重的次生灾害危及下游安全。笔者在收集到的水库诱发地震成因中，没有考虑到地热流在断裂[收稿日期]2009—07—14收稿，2009—11—17改回。[基金项目]“十一五”国家科技支撑计划项目(2006BAC01B040201)资助。4期胡先明等：水库诱发地震的水二级相变孕震模型725带的异常运动情况。笔者通过分析水库诱发地震现象，结合地质条件，考虑超临界水情况，认为水库诱发地震存在一种热工机制——超临界水二级相变孕震模型。1地下水、断层与水库地震机制地下水和断层是

6、水库诱发地震的重要条件。l8世纪时人们认为地下水的赋存下限大约为5km左右。20世纪初Bt4维尔纳茨基指出，水在地壳中广布于20km深度范围内，其含量不少于岩石重量的8％，估计到60km深度还可能见到液态的水。据他估算，岩石圈中水的数量相当于整个大洋的水量。近年来大批深井与若干超深井钻探结果已证实，10km以下深度肯定有液态水存在，根据火山、岩矿、物探资料，甚至有人大胆地设想，在上地幔中可能赋存有某种状态的水。苏联学者AM奥维奇尼柯夫说：“没有一种物质对地质过程的影响之大可与水相比拟”。大到水在地球形成、演化中的作用，小到水对一条断层的蠕动

7、、一次地震的发生、一个矿床的形成或破坏的影响(汪成民等，1988)。断裂使岩层产生破裂、发生位移，形成破碎带，破碎带有比较发育的裂隙和孔隙，是地下水的贮存空间，断裂带两侧未破裂的岩层是相对隔水的边界，在适当的条件下，可以聚集地下水，形成断裂储水构造④。水库诱发地震的成因在近20年来是研究热点，收集到的主要的成果如下：李祖武等(1984)将水库地震分为构造型、非构造型和混合型3类。地震序列的特征能够较好地反映水库地震的诱发机制和形成条件，把水库诱发地震划分为2个基本类型：震群型水库地震、前震一主震一余震型水库地震。按震源错动的性质，把水库诱发

8、地震进一步划分为走滑型、倾滑正断层型和倾滑逆断层型3种(丁原章等，1989)。20世纪60年代早期，科罗拉多州丹佛附近的诺基山军工厂由于渗流诱发地震的观察以及Hubbert和Ru