中国大型水库地震对策研究

中国疆土辽阔,水库众多,仅坝高大于80米、库容超过20亿米~3的大型水库就有16座。为了减轻大型水库的地震灾害,作者提出了几点地震对策。一是坝址选择对策。关键问题是在水库选址时,要进行活动断层调查和潜在震源判定,二是水库地震评定对策。对破坏性水库地震(Ms≥5)发生条件,作者提出了三条评定标标:1.大型水库,一般坝高要超过80米,库容要大于20亿米~3;2.活动断层,在库坝区(半经约25公里)存在大的活动断层;3.活动地震带,首先,库区要在地震带上,这里有中强地震的历史记录或潜在震源;其次,水库所在地震带当水库蓄水时,正好处于地震活动期。     

云南景洪电站水库库区断层与地震危险性分析

通过对景洪电站水库周围区域地震地质环境,包括主要活动断裂、库区周围地震活动、库区断层性质及其与水库关系的分析,认为景洪电站水库地震地质环境复杂,水库周围地区不仅发育有澜沧江断裂带、澜沧-勐遮断裂带、无量山断裂带等规模较大的活动断裂,而且位于耿马-澜沧地震带、思茅-普洱地震带之间;库区发育一系列NW向断层,主要包括澜沧江断裂、酒房断裂、白马山断裂、打洛断裂、勐养河断裂、大水缸-茨通断裂、安马山断裂、三达山断裂、育种队断裂等,这些断层形成一条以水库为中心的10～20 km宽的NW向断层带.因此,景洪电站水库具备发生水库诱发地震的基本条件,发生水库诱发地震危险性较大的是澜沧江断裂近坝址段、安马山断裂南段、白马山断裂.     

汶川地震前南北地震带中北段地形变变化特征的研究

2008年5月12日汶川8.0级地震是我国自建国以来灾难最为严重的一次强地震。 文中讨论了汶川地震前震源附近与外围地区潮汐形变变化及龙门山地震带、 鲜水河地震带和祁连山地震带断层活动的特点。 分析结果表明: 震前沿龙门山地震带分布的雅安、 汶川及茂县观测台地倾斜测项在2006年初发生转折, 由单向东倾或西倾转向平稳, 临震前无明显变化; 龙门山断裂带及附近地区有5个断层水准观测场地, 除耿达场地观测到巨幅变化外, 其他场地震前未观测到突出的前兆性变化。 震源外围龙灯坝断层蠕变仪(Δ=220 km)震前观测到持续时间在3个月左右的突变性异常, 但依据突变持续时间较难估计相应地震为8级。 而离震中较远的祁连山地震带中西段, 震前也有巨大的断层水准变化, 其与汶川地震的关系值得讨论。     

日本信浓川地震带超压热水系的喷溢作用与地震活动

信浓川地震带位于日本大地沟北部,地壳运动十分强烈,区内地震主要沿信浓川流域发生,并密集成带,大地构造上处于日本海板块向本州板块俯冲的边界线上。该地震带大多数地震为中强震,且均为浅源地震,地震发生伴随着明显的地下水前兆异常,震中区有强烈的超压热水系的喷溢活动。震中区地下水的温度、电导率以及主要地球化学成分呈线性异常分布,并与地震强弱或地震断裂规模有关,地震断层的规模控制了超压热水系喷溢活动的强度和规模。地震发生与超压热水系喷溢活动有着密切的成生关系,超压热水系喷溢活动使断层发生活动所需应力条件降低,诱发地震发生,同时断层活动为超压热水系向上喷溢提供通道。     

南北地震带中南段断层现今活动

分析了南北地震带中南段流动形变资料,研究了断层现今活动的空间分布及特征。结果表明,红河断裂带、楚雄-通海断裂带及鲜水河断裂带活动水平最高,龙门山断裂带活动最弱;断层活动水平近年总体未见加剧或减缓。研究认为: 强震前区域断层活动加剧;断层突然错动引起的位移在地质资料显示的断层位移中占主要成分;近期南北地震带南段仍将保持近20年强震频发的态势,中段近年有发生6级地震的可能; 楚雄-通海断裂带中段及鲜水河断裂带两端,为值得注意的强震危险区。     

水库诱发地震中的断层响应分析

通过对过去近半个世纪水库诱发地震资料的分析,认为水库诱发地震的诱发因素尽管复杂,但一些国内外水库诱发震例表明,水库诱发地震的断层响应现象是明显的,这种现象由水库诱发地震的非均匀分布性、集中呈带性、地震带与水库位置关系的非确定性、地震带沿库区某些断层展布等方面所反映.     

位于构造活跃区的小湾水库地震活动特征——基于地震精定位的分析

针对我国在西南构造活跃区修建的水库蓄水与地震活动的关系,本文对蓄水已长达7年并在高水位运维多个周期的云南小湾水库,采用结合波形互相关技术的双差地震定位法对水库库区及周边地区2005年7月至2014年12月发生的M≥1.0级地震进行了精定位处理,结果显示出明显的地震成丛活动特征,库区内外的地震震源深度差别较大.对地震震源深度、地震活动与水库蓄水水位及b值分析结果表明:小湾水库蓄水后地震活动明显增多,有水库触发地震发生,触发地震主要分布在沿黑惠江(A)和澜沧江流域(B、C)的3组地震丛中,且3个区的触发地震类型均为快速响应型;在水库蓄水响应活动最明显的地震丛集区A,展现出明显的随水库蓄水水体渗透发生地震"迁移"活动的现象;但库区内也存在着与蓄水关系不大的可能属于正常构造地震的活动,而库区外的地震活动与水库蓄水没有什么相关性,很可能是属于正常的构造地震.综合断层展布、岩性分布及震源深度分析,认为水库蓄水引起的溶岩作用和渗透作用及断层活动可能是小湾水库触发地震的主控因素.     

东地中海地区地震构造和地震预报

前言东地中海和土耳其东南部安纳托利亚断层南界的构造轮廓,是由截然不同的两类型式组成的:①土耳其和叙利亚东南部为大陆板块碰撞型地震带;②东地中海东部莱万蒂尼(Leva-ntine)盆地为海洋板块消减地震带。在大陆碰撞区,观测到的三个地震带,地震活动多数沿比特利斯呈带状分布,地震活动与该区存在的逆冲断层的活动有关。莱万蒂尼盆地中心区的非洲与土耳其间的板块界限,已转移到安纳克西曼德尔山脉与弗洛伦斯隆起以南,对安纳托利亚断层南界大部分地震的震源机制解表明     

应用最优化模型分析活断层与地震的关系

文中应用基于“多态”前兆模式及效能评价的最优效能单项模型参数选择方法,分析了3个地震带活断层(Qp3—Qh)与地震(M≥6)空间分布之间的关系。结果表明,河套地震带地震较集中分布在距断层20km的范围内,用其对6级以上地震进行地点预测有较高的准确性,R值达0.5,而对祁连山地震带30km范围内地震的发生地点进行预测,R值却仅为0.14     

汾渭地震带地震活动性的初步分析

本文依据震中迁移、累积频度变化曲线、震级频度关系等的计算方法,对汾渭地震带的地震活动性进行了初步的分析,认为:汾渭地震带Ms≥5.5级的地震活动存在着明显的由北向南自东向西的迁移特点。目前,汾渭地震带正处于第三活跃期的后期,总的地震活动趋势是加强的。今后5～20年内,Ms>5.5级的地震,由北区迁至南区的概率为:0.22～0.64。则中区可能发生Ms=5级左右的地震或震群,南区则有发生Ms≥5.5级地震的可能性。     

1990年新疆地震活动综述

1990年,全球地震活动集中于环太平洋地震带的西部;亚欧地震带地震活动较强。中国强震活动集中于西部;新疆周过地震活动及全区内强震的活跃引人注目。 1 全球及中国的地震活动 据我国台网测定,1990年1—12月,全球共发生7级以上大震23次,其中最大地震M_s 8,发生在菲律宾吕宋岛,是近几年来地震活动较高的一年。美洲的巨大地震(M_s≥7.7)与亚欧地震带上的强震活动有一定的相关性,前者发生一段时间后,亚欧地震带的地震活动将会增强,也发生大地震。1986年美洲地震活动开始增强,1988年进入全面活动阶段。平静了数年的亚欧地震带西区从1988年开始也发生了强地震活动。到1990年,亚欧地震带的地震活动已具有相当水平,而且地震活动有向带东区(65°E以东)迁移的迹象。同年6月14日苏联斋桑7.3级地震就是一例。1990年全球大地震活动集中在环太平洋地震带的西部和亚欧地震带上,而美     

漫湾和大朝山电站水库诱发地震活动及其构造环境研究

位于云南澜沧江中段的漫湾和大朝山两电站水库位置相邻、大小相仿,坝高和库容均达到可能诱发地震的规模,都处于构造复杂的逆断层环境,但蓄水后库区地震活动水平明显不同,其中漫湾水库有明显的诱发地震活动,而大朝山水库蓄水5年来库区未出现地震活动明显增强现象.通过对漫湾和大朝山两电站水库蓄水后库区地震活动、库区地层和断层特点、地震活动与库区地层和断层特点的关系进行分析,认为沿断层的库水渗透、岩溶塌陷、水库规模、高应力环境、规模较大断裂的通过和断层力学环境等,并不是这两个电站水库诱发地震活动的主要因素;而马街、腰街、哨街一带发育有NE和NW向断层,且多为正断层性质,断面多倾向水库一侧,这些断层的破裂可能是诱发水库地震集中发生的重要原因.     

1988年新疆地震动态

根据我国台网测定,今年1月至12月全球共发生M_S≥7.0级地震15次,最大地震为3月7日阿拉斯加湾M_S7.9级地震(美国地质调查局USGS的《PDE》周报为M_S7.6)。有分析认为阿拉斯加—阿留申岛弧系地震带从1986年起开始活动,现今已进入了全面活动阶段。平静了几年的欧亚地震带,今年也进入了新的活动期,先后发生5次7级以上地震。 在全球地震活动相对活跃形势下,中国地震活动也进入了活跃期,发生了三次7级以上     

塔吉克斯坦—中国新疆古地震活动(英文)

在塔吉克斯坦—新疆３５条全新世活断层中,２４条发生过２次以上古地震,发生７．０级以上古地震的平均复现期为３２４２±５５年。阿尔金活动断裂带是最活跃的断层,其古地震平均复现期为４１７±５５年。将每条活断层的古地震复现期与最后一次７．０级以上地震发生的时间相比,巴里坤纸房—秦大汉活断层、托里活断层、沙湾独山子—安集海活断层、霍尔果斯活断层及吐鲁番盆地中央活动断裂带为预警式活断层,有发生７．０级以上地震的危险,即未来北天山地震带与西准噶尔—阿尔泰地震带是有强震危险的地震带。这两条地震带的古地震复现期一般比南天山地震带与帕米尔—阿尔金山地震带长。４条地震带的古地震平均复现期为５８９±２年。塔吉克斯坦—新疆古地震的平均复现期为１３９±１年     

鄂尔多斯周缘地震带地震活动的分期和相关分析

利用最优分割法对鄂尔多斯周缘地震带(区)的地震活动进行了分期,并作了相关分析。结果表明,1000年以来汾渭地震带北段可划为4个活跃期,每个活跃期的中心间距约300年,最大地震为7级,天水—陕南地震带(区)近一、二百年的地震活动可分为持续约10年左右的几个地震簇。所有分期中,海原地震带能量释放最大,且最近仍很活跃。汾渭地震带和海原—银川地震带活跃期存在相关现象,且其南段往往先于北段活跃,目前活动水平较低。该带1900年以来地震还有与河套地震带地震相呼应的现象和沿构造带南北迁移的规律。根据分期和相关结果推测,鄂尔多斯周缘各地震带都存在中强地震背景。其中海原—银川地震带近期发生5—6级或更大地震的可能性较大,天水—陕南地震带近期也有发生中强地震的可能。汾渭地震带虽然存在孕育6级以上大震的背景,但近年还不会发生强震。     

欧亚地震带现代构造应力场及其分区特征

利用美国哈佛大学矩心矩张量目录中的2818个地震的震源机制解资料,分析了欧亚地震带及其5个分区现代构造应力场的基本特征,给出了5个分区的震源机制主压应力方向分布图。结果表明:①欧亚地震带以逆断型和走滑型断层活动为主;②地中海地震区以走滑断层活动为主,主压应力方向为SSW向;③伊朗—阿富汗—巴基斯坦地震区以逆断型断层活动为主,主压应力优势方向为NNE—NS向;④喜马拉雅地震以逆断型为主,主压应力优势方向为NS和NE向;⑤川—滇—缅地震区以走滑断层活动为主,主应力场方向为NNE向;⑥印度尼西亚地震区以逆断型断层活动为主,主压应力优势方向为NE—SSW向。各分区的主压应力方向明显受其所在区域板块运动的影响,由此推测板块运动可能是产生欧亚地震带构造应力的主要力源。     

沉积岩储藏系统小断层在油气田注水诱发地震中的作用——以四川盆地为例

以四川盆地为例,通过分析沉积岩储藏系统中断层的发育特征和典型沉积岩断层形成前后岩石变形破坏过程的实验研究,探讨沉积岩层中小断层在油气田注水诱发地震中的作用及较大地震发生条件。首先,通过分析已有的有关四川盆地深部注水诱发地震活动情况的资料得到具有一定普遍性的认识:诱发地震的空间分布明显受已有断层或破裂的控制,有感地震尤其是可导致一定灾害的中强地震往往都是已有断层的重新活动所致。其次,结合石油地质资料及盆地边缘地区出露的一些未成熟小型断层的地质与构造特征观察分析,发现这些断层的存在具有普遍性而且是地下油气纵向运移的主要通道。进而,在实验室条件下对四川盆地几个典型沉积岩样本进行了三轴压缩破坏实验。采用多通道宽动态高速声发射观测技术与三维X射线CT成像技术分析断层形成过程及形成后的几何特征和摩擦系数的变化。最后,通过融合各方面研究结果分析注水诱发地震的发生机制和模型,探讨了较大地震发生条件,为提升注水诱发地震评估能力和建立安全注水操作管理指南提供理论基础。该结果有助于理解为何四川盆地油气田注水诱发地震活动如此剧烈。主要的前三叠系沉积岩(包括白云岩、页岩及白云质灰岩)均具有较高的破坏强度和脆性变形破坏特征,使四川盆地油气储藏系统有条件保持较高的应力水平和在一定条件下导致地震性断层破坏。一般,一条尺度达到几km的断层便足以产生M5级别的中强地震。这些条件使得该区具有发生破坏性注水诱发地震的可能。有必要在对注水孔周围的破裂及断层构造的空间分布、尺度大小及力学性质特征有基本了解的条件下,通过注水数值模拟和监测注水诱发地震的时空演化,建立适当的统计模型实现诱发地震的统计评估和预测,指导注水操作而达到减少灾害性地震发生的风险。     

四川盆地地震活动与川西、川滇交界区强震关系初探

本文根据对四川省地震资料的分析,认为盆地内4级以上地震的活动与川西、川滇交界区的强震活动有较为密切的关系。当盆地内发生一次或几次4—5级地震后,大约一两年内或稍长一些时间内,在川西或川滇交界区将可能发生一次或几次6—7级乃至7级以上地震。若大震发生在松潘、龙门山地震带,震前盆地内发生4—5级地震的次数较少;若大震发生在鲜水河、安宁河地震带或川滇交界区,震前盆地内4—5级地震次数多。历史地震也有类似情形。因此盆地内的地震活动性可作为川西、川滇交界区发生强震的一个标志。     

小湾库区水库诱发地震的地质环境分析

在文献[1]的基础上,通过对小湾库区岩石介质、地质构造、构造应力场、库区及周围地震活动特点的分析,认为小湾库区水库诱发地震的地质环境比较复杂,存在发生岩溶型、裂隙型、构造型等三种成因类型的水库诱发地震的基本条件,而沿通过库区的澜沧江断裂带及其次级断层,和无量山断裂带发生构造型水库诱发地震,是小湾库区水库地震活动的主要诱发因素：     

水库区库仑应力变化及地震活动机理研究

水库地震是由于水库蓄水或者水位变化,使得库区附近地震的次数和震级明显增高的现象。1939年米德湖4.6级地震发生后,水库地震的问题被首次提出。与构造地震相比,水库地震通常具有震源浅、震中烈度高、易于发生滑坡崩塌等次生灾害的特点。事实上,一些发生在水库区的地震常常与库区的构造活动相关,属于构造型水库地震。如何区分这类构造型水库地震和构造地震是当前面临和亟待解决的问题。水库地震发生的机理是解决该问题的关键。本文围绕水库蓄水后引起的库区应力变化和地震发生机理开展了研究。实现了孔弹耦合介质中解析解形式的扩散孔隙压的求解;获取了作为典型水库的三峡水库、紫坪铺水库库区的主要断层面上的孔隙压变化量、正应力变化量、剪应力变化量和库仑应力变化量;分析了引起库区应力变化的主要原因及蓄水与库区地震活动的关系;通过比较不同水库的计算结果,初步尝试性地提炼和总结了水库地震活动的发生机理。同时,本文通过构建新的地质模型,完成了孔弹耦合介质中解析解形式的扩散孔隙压计算程序,并结合弹性半空间理论完成了蓄水引起的水库区主要断层上应力变化量计算平台,针对水库地震机理问题开展定量分析计算,取得了以下研究成果和结论:(1)自1959年至三峡水库蓄水前,库区及邻近区域地震活动主要发生在水库库区外围,空间分布上比较分散。三峡库区蓄水后,库区地震活动显著增加,时间上与库水变化相关,空间上与库区的主要活动断裂带相关,且明显呈丛集状和条带状分布。地震活动主要在库首区九湾溪断裂带和仙女山断裂带交界处、库中泄滩附近和库尾高桥断裂带附近分布。(2)紫坪铺蓄水后,库区的地震活动显著增加,且主要发生在北川–映秀断裂带附近,呈三丛分布,分别为库水正下方区域、库区东北端和库区西南端。(3)水库蓄水后,三峡库区九湾溪断裂带上库仑应力变化量大于0,且最大值可达到0.01 MPa,断层附近发生的地震活动与水库蓄水有关,扩散孔隙压的影响大于水体载荷的作用。仙女山断裂带上的库仑应力变化量小于0,水库蓄水对仙女山断裂带附近地震活动的发生具有抑制作用。高桥断裂带和水田坝断裂带上库仑应力变化量大于0,最大值为0.001 MPa。断裂带附近的地震活动与蓄水在一定程度上相关,其中孔压扩散对地震活动的影响作用大于水体载荷的作用。(4)三峡水库蓄水进入175 m高水位蓄水段后,库区与M5地震有关的扩散孔隙压值为0.01 MPa量级,与M4地震有关的扩散孔隙压值为0.0001 MPa量级。水库水体的重力作用使得库区175 m高水位蓄水段的3次M4地震(2013年12月16日高桥M5.1、2014年3月27日秭归M4.3和2014年3月30日秭归M4.7)震源处库仑应力增加,断层趋于失稳,扩散孔隙压的作用进一步使库仑应力增加,是地震活动发生的主要因素。初步判断,此3次M4地震为构造型的水库地震。(5)紫坪铺水库蓄水后,发生在库岸东北端的丛集中的地震均与水库蓄水有关;地震震源处的库仑应力变化量均大于0,其增量为0~0.002 MPa之间;当扩散系数D=5 m2/s,孔压扩散的影响使得库仑应力变化量的量值增加为0.001~0.003 MPa,是引发地震活动的主控因素。同时,在蓄水后发生在库区西南端丛集中的地震中,10.2%与蓄水载荷作用有关,震源处库仑应力增量为0~0.002 MPa;在发生在库底正下方丛集中的地震中,67.8%与水库蓄水载荷作用有关,震源处库仑应力增量为0~0.02 MPa。在这两丛集的地震中,孔压的扩散作用使得更多的地震震源处的库仑应力变化量增加,表明扩散孔压是引起这两丛集内地震发生的主要原因。(6)无论是否考虑扩散孔隙压的影响,汶川MS8.0地震震源一直处于库仑应力变化量为负的区域。地震发生时,汶川地震震源区及其附近的库仑应力变化量的值为-0.001 MPa。据此初步判断蓄水引发汶川MS8.0地震的可能性微乎甚微。