由向家坝水库震源机制探讨诱发地震的成因.pdf

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1、第37卷第2期地震地质Vo1．37．NO．22015年6月SEISMOL0GYANDGEOLOGYJun．，2015doi：10．3969／j．issn．0253—4967．2015．02．018由向家坝水库震源机制探讨诱发地震的成因冯向东’岳秀霞’王日风王晓山’刁桂苓’张洪智。程万正。李悦。’冯志仁’1)河北省地震局，石家庄0500222)天津市地震局，天津3002013)中国地震局工程力学所，哈尔滨150080摘要金沙江向家坝水库是目前中国第三大水库，2012年底水库开始蓄水，水位升高71m；2013年6

2、月底再次蓄水，升高的水位淹没到库尾段。该水库以及上游的溪洛渡水库布设了地震台网，有35台仪器连续记录，能够很好地控制库区及周边的地震。水库地震台网在2007年9月一2013年6月记录了库尾一带1级以上地震共计38次，平均每月发生0．66次。而2013年7—9月则记录M．≥1．0地震186次，平均水平达到每月62次，已经接近以往月均值的100倍，可判别为诱发地震。同期还记录1级以下地震553次，在强震背景区发生大量小地震已经引起巨大反响。震源位置采用3维速度模型进行重新修订，发现这些地震有94％发生在0～5km

3、深度范围。利用水库地震台网的观测资料，取垂直向记录到直达P、S波的最大振幅，得到库尾一带蓄水之前9个、蓄水后69个小地震的震源机制，并进一步利用这些震源机制反演了南、北2个区的应力场，以期通过分析震源机制和应力场变化，探索水库诱发地震发生的特点及成因。结果显示，在蓄水后69个震源机制中走向滑动类型占最多，存在较多过渡类型，倾向滑动的正断层、逆冲断层数目较少，震源机制空间取向复杂、破裂类型多样，显示区域应力场对小震的控制较弱。利用这些震源机制反演得到南、北2个区的应力场差别较大，状态不均匀，北区呈现挤压应力状态

4、，而南区呈现弱拉张状态，均与区域应力场不一致。穿过库尾的禊子坝断裂是活动断裂，却没有控制诱发地震，有可能表明水库蓄水抑制了逆断层的活动。库尾区分布碳酸盐岩、灰岩，存在溶洞。分析认为库水涌入溶洞，渗透到裂隙、节理，导致孔隙压力增加，摩擦强度、岩石破裂强度降低以及库水载荷加大造成弹性变形等共同作用是诱发地震的成因。关键词金沙江向家坝水库诱发地震震源机制应力场地震成因中图分类号：P315．5文献标识码：A文章编号：0253-4967(2015)02-0565—11O引言向家坝电站坝址位于四川1省宜宾县与云南水富县交

5、界的金沙江下游河段上，最大坝高162m(http：／／WWW．ctg．eom．cn／xwzx／news．php?mnewsid=21582&mtext=％CF％F2％BC％D2％B0％D3)。国家电力公司中南勘测设计研究院的报告①中指出：金沙江溪洛渡至向家坝河段河[收稿日期]2014-01-04收稿，2015-04-07改回。(基金项目]国家自然科学基金项目(4117218O)和河北省科技计划(12276903D)共同资助。①国家电力公司中南勘测设计研究院，2003，金沙江向家坝水电站水库工程地质勘察报告。{

6、通讯作者：刁桂苓，研究员，E—mail：diaog12013@163．eom。566地震地质流流向受地质构造控制，鸟瞰呈“厂”字型；其中，溪洛渡至桧溪河段呈NE流向；桧溪至新市镇河流呈近SN向，顺SN走向的河段有禊子坝断层；新市镇以下河段呈近EW向。库区地层出露较齐全，地质构造复杂，地形变化大，雨量充沛，物理地质现象较发育。水库蓄水后，将会遇到一系列工程地质问题，如水库渗漏、水库浸没、水库固体迳流、水库诱发地震等。向家坝水库以及上游的溪洛渡水库布设了地震台网，有35台仪器连续记录，能够很好地控制库区和周围地区

7、的地震(樊启祥等，2010)。水库地震台网记录的2007年9月一2013年6月库尾一带1级以上地震共计38次，平均每月发生0．66次。而2013年7—9月则记录≥1．0地震186次，活动水平大大超出以往。同期还记录1级以下地震553次，最小震级达一0．6级。在强震背景区发生大量小地震已经引起巨大反响，况且向家坝是中国第三大水库，大坝高、蓄水量大，如果发生灾害，必将威胁下游长江流域的安全。以往，国内外建设的大型水库都分布在地震风险小的区域，在高烈度区划内的向家坝水库没有诱发地震研究的经验可资借鉴(程万正，201

8、3)。西部地区是中国水能资源最丰富的地区，主要集中在岷江、大渡河、雅砻江、金沙江、澜沧江、怒江等流域，这些地区为强烈地震和地质灾害高发区。目前在建和拟建的一系列200m至300m级的世界级高坝，工程规模巨大且少有先例，坝址地震烈度高且缺乏工程震害实例，面临一系列世界级技术难题。高坝大库一旦受震溃决，将导致大坝下游的严重次生灾害，给人民生命及财产造成巨大损失。因此，大坝的抗震防灾研究成为当前水电领域前