1、书书书贵 州 科 学 33( 5) : 01 05， 2015Guizhou Science收稿日期 : 2015 03 01; 修回日期 : 2015 04 26基金项目 : 贵州省优秀科技教育人才省长基金 ( 编号 2009 75 号 ) ; 贵州省科技计划项目 ( 编号 2007 1015) 。作者简介 : 王尚彦 ( 1961-) ， 男 ， 博士 ， 研究员 。研究方向 : 地质矿产和地震地质调查 。E-mail: gzsdzjwsy163. com贵州水库地震研究王尚彦( 贵州省地震局 ， 贵阳 550001)摘 要 : 本文研究总结了贵州水库地震的成因类型 、诱发因素和特点 。贵
2、州的水库地震主要是断层型 ， 其次是混合型和气爆型 ， 滑塌型相对较少 。库容 、水库水位 、库区岩石类型和岩层结构 、库区断裂构造是影响和控制水库诱发地震的主要因素 。贵州发生明显水库地震的水库的基岩以碳酸盐岩为主 ， 大型以上水库才会诱发地震 ， 水库地震的发生受水库水位影响明显 ，水库地震的强度受构造背景影响 ， 水库地震震级相对较小 、影响范围小 ， 水库地震容易造成 “小震大灾 ”。关键词 : 水库地震 ， 诱发因素 ， 成因类型 ， 贵州中图分类号 P 511.2 文献标识码 A 文章编号 1003-6563( 2015) 04-0001-05Studying on the ese
3、rvoirs induced by Earthquakes in GuizhoWANG Shang-yan( Earthquake Administration of Guizhou Province， Guiyang， Guizhou 550001， China)Abstract: In the paper， the induction factors， genetic types and characteristics of reservoir induced by earth-quakes in Guizhou are studied. Fault type is most， follo
4、wed by mixed type and gas explosion type， landslide col-lapse type is least in reservoirs induced by earthquakes in Guizhou. Water capacity， water level， rock types， stratastructure and fault structure of the reservoir are main factors which influence and control reservoir induced earth-quakes in Gu
5、izhou. Carbonate area， large scale and high water level reservoirs are the dominant factors of reser-voir induced by earthquakes. However， tectonic background affects the inducing intensity of reservoir in earth-quake. It was easily caused that small earthquakes results in large casualty and propert
6、y loss by eservoir inducedby earthquakesKey words: reservoir induced earthquakes， induction factors， genetic types， Guizhou1 概述1949 的以来 ， 贵州的水利基础建设取得了巨大成绩 。到 2013 年 8 月 ， 全省已建成的 2 300 多座水库 ， 其中大 ( 2) 型以上水库 24 座 ( 包括与邻省界河上所建大型水库 ) ， 总库容达 662. 676 亿 m3。这些大型水库的任务以发电为主 ， 兼顾航运 、灌溉 、观光 、供水等功能 。贵州境内 ( 包括界河
7、上 ) 的水库分布主要在两大流域四大水系 : 长江流域和珠江流域 ; 乌江水系 、沅江水系 、北盘江水系和红水河水系( 图 1) 。乌江水系建有大型水库 14 座 ， 沅江水系3 座 ， 北盘江水系 3 座 ， 红水河水系 4 座 。这些水库 ，在贵州的经济和社会发展中 ， 发挥了重要作用 。但是 ， 一些水库也诱发了地震 ， 对库区及其附近居民的生活带来了一定的负面影响 。总的来看 ， 贵州省水库诱发地震的震级不大 ， 一般小于 ML5. 0 级 ， 破坏性也是有限的 。近几年 ， 笔者等对贵州水库地震的特点 、类型 、诱发因素和成因机制进行了调查研究 ， 本文将研究成果 ( 陈本金等 ，
8、2014; 欧品智等 ， 2014; 王尚彦等 ，2014; 王尚彦 ， 2014a， 2014b) 作简要介绍 。图 1 贵州大型水库分布图Fig. 1 Large reservoirs distribution of Guizhou2 成因类型水库地震的分类 ， 不同研究者从不同的角度进行了分类探索 。王尚彦根据库水作用下的导致地震形成的宏观现象 ， 将水库地震分为滑塌型 、气爆型 、断层型和混合型四类 ( 王尚彦 ， 2014 a) 。滑塌型 ， 包括了重力滑移和塌陷两种类型 。按照这一分类方案 ， 贵州的水库地震 ， 这 4 个类型都存在 。主要类型是断层型 ， 其次是混合型和气爆型
9、， 滑塌型相对较少 。3 诱发因素水库是否能诱发地震 ， 最大能诱发多大的地震 ， 会诱发哪类地震 ， 诱发地震持续时间多长 ， 受很多因素影响和制约 。水库的水的作用对地震起的是 “诱发 ”作用 。对贵州水库地震的调查研究和分析结果表明 ， 库容 、水库水位 、库区岩石类型和结构和库区断裂构造等是影响和控制水库诱发地震的主要因素 ( 王尚彦 ， 2014 b) 。3. 1 水库的库容一般来说 ， 大型以上水库才会诱发相对较大的地震 。贵州省已经建成的 2300 多座水库中 ， 明显的水库诱发地震 ， 都发生在大型水库 。但不是所有大型水库都会诱发地震 。目前监测 、收集到的资料显示 ， 只有
10、部分大型水库诱发了有影响的地震 ， 它们是东风水库 、洪家渡水库 、乌江渡水库 、枸皮滩水库 、引子渡水库 、光照水库 、董箐水库 、天生桥水库 、龙滩水库和三板溪水库等 ， 红枫湖水库和百花湖水库等大型水库则没有记录到水库诱发地震 。在贵州已经完成的中小型水库 ， 诱发地震则较少 ， 一般来说 ， 坝高低于 100 m 的水库 ， 诱发地震的可能不大 。贵州的猫跳河全河共建成 7 个梯级电站 ， 迄今没有诱发过地震就是例证之一 。3. 2 水库的水位通过对大量的水库诱发地震的发震时间与水库水位的对比研究 ， 发现同一水库 ， 比较大的地震2 贵 州 科 学 33 卷往往发生在水位明显变化期间
11、或稍后 ， 这个时期地震的频度也相对较高 。这种关系 ， 在水库水位高的时段 ， 更加明显 。董箐水库 2010 年和 2012 年的ML4. 0 级以上地震 ， 都发生在水库水位急剧上升过程中 。乌江渡水库 ， 1980 年 6 月当库区第一期蓄水并且首次达到 730 m 时 ， 地震第一活动期开始 ， 尔后随着水位下降地震活动又趋平静 。1981 年 10 月开始水库第二期蓄水 ， 地震第二活动期开始 ， 地震频度同步增大 。1982 年 8 月在第三蓄水期中水位达到设计最高水位 760 m， 同时地震不但频度增大而且强度也增大 。1981 年 12 月和 1982 年 9 月的ML2.
12、6 级震 ， 均迟后于所属时段水位 15 30 天左右 。贵州和广西交界区的龙滩水库 ， 蓄水和龙滩库区的地震活动性关系密切 ， 库区地震活动对蓄水过程总体上呈现出快速响应类型 。2006 年 10 月初水库水位从 220 m 急速上升到 320 m， 上升幅度达 100m， 这期间原本平静的龙滩库区发生了大量微小地震 ; 从 2007 年 6 月自 320 m 上升到 350 m， 幅度为30 m， 水位上升后地震的发生频次和震级都有一定程度的提升 。北盘江流域的光照水库的水库地震和水库水位的关系很明显的说明 : 水库地震多发生在水库水位高位的时段 ( 图 2) 。图 2 光照水库地震与水库
13、水位Fig. 2 eservoir induced earthquakes and water level of Guangzhao reservoir3. 3 库区岩石类型和岩层结构贵州省大型以上水库 ， 库区基岩大部分以碳酸盐岩 ( 灰岩和白云岩 ) 为主 ， 少部分是碳酸盐岩和碎屑岩混合组成 。库区基岩的岩石类型和结构 ， 对水库地震的类型有一定的控制作用 。库区基岩以碳酸盐岩 ( 灰岩和白云岩 ) 为主体水库 ， 诱发的地震中 ， 存在气爆型和塌陷型 ( 图 3) 地震 。这类地震往往震级不大 ， 很少有前震和余震 。库区基岩以碎屑岩 ( 页岩 、泥岩和砂岩等 ) 和碳酸盐岩混合组成
14、， 诱发的水库地震 ， 有气爆型的 ， 也有岩体滑移 、崩塌引起的地震 。当然 ， 库区基岩以碳酸盐岩为主的水库 ， 如果断裂构造发育 ， 当然也会发生断层型 、混合型等水库地震 。图 3 塌陷型和气爆型地震水库示意图Fig. 3 collapse type ( A) and gas explosion type( B) reservoir induced earthquake35 期 王尚彦 : 贵州水库地震研究3. 4 库区断裂构造库区如果断裂 ( 断层 、解理和劈理等 ) 构造 ， 特别是深大断裂发育 ， 容易诱发地震 。为什么在水库地震中 ， 断层型水库地震较多呢 。这是因为 ， 断层
15、 、解理和劈理发育的断裂 ( 带 ) 容易形成地表的负地貌 ， 河流往往沿负地貌流动 ， 也就是说河流多沿断裂 ( 带 ) 流动 。水库一般是建筑在河流流过地段上的 。这些断裂构造 ， 使水库基岩破裂 ， 空隙发育 ， 在水库库水作用下 ， 很容易发生移动 ， 导致地震的发生 。断裂发育的水库区 ， 诱发的地震混合类型较多 。除断层型外 ， 滑塌型地震可能会同时混合产生 。贵州断裂发育区的水库中 ， 水库地震的频度和强度相对较大 。贵州某水库有南北向 、北西向和北东向三组断裂经过 ， 其中的南北向断裂可能是在三叠纪时期就存在的古断裂基础上形成的 ， 北西向断裂是在古生代裂陷槽盆的基础上形成的
16、。这个水库的水库诱发地震较多 ， 震级也相对较大 ， 造成的破坏也相对较大 。4 贵州水库地震的主要特征贵州省水库地震 ， 既有水库地震的共有特征 ，又有自身的特点 。通过对贵州水库库基岩石组成 、水库地震活动特点 、控制水库地震发生因素和地震产生的影响等的研究 ， 总结归纳出以下主要特征 。4. 1 水库基岩以碳酸盐岩为主贵州省岩溶 ( 喀斯特 ) 分布面积占国土面积的61. 9 %。容易诱发水库地震的大型以上水库中 ， 乌江水系 、北盘江水系的水库库区 ， 基岩以碳酸盐岩( 灰岩和白云岩 ) 为主 ， 红水河水系的水库 ， 库区基岩既有碳酸盐岩 ， 也有碎屑岩 ( 砂岩 、泥质岩等 ) ，
17、 只有沅江水系的水库以碎屑岩为主 ( 变质岩中的板岩和千枚岩 ) 。为什么贵州的水库库区基岩大多由碳酸盐岩组成呢 ? 主要原因还是碳酸盐岩本身在贵州分布广泛 。再一个原因是碳酸盐岩相对坚硬 、风化速度慢 ， 在地貌上容易形成陡崖和峡谷 ， 河水落差大 。坚硬的基地等有利于水库堤坝修建 ， 河水落差大有利于水力资源的梯级开发 。当然 ， 碳酸盐岩形成岩溶 ( 喀斯特 ) 特有地貌 岩溶漏斗 、岩溶裂隙和溶洞等对修建水库是不利的负面因素 。贵州水库的这一特征 ， 造成贵州气爆型水库地震类型在水库地震中占的比例较大 。4. 2 大型以上水库才会诱发地震贵州省已经建成的水库中 ， 明显的水库诱发地震
18、， 都发生在大型以上水库 。但不是所有大型水库都会诱发地震 。为什么大型以上水库才可能诱发明显的地震呢 ? 主要是大型以上水库 ， 蓄水多 ， 库水覆盖面积大 ， 库水压力大 ， 使库水对库区基地岩土和构造裂隙等的作用强烈和明显 ， 导致原来的库区基地岩土和构造裂隙等失去平衡 ， 形成地震 。那么 ， 红枫湖和百花湖为什么没有诱发明显的水库地震呢 。一个方面 ， 可能有很小的诱发地震 ， 没有震感 ， 没有引起关注 。另一方面 ， 库区基地岩土构造比较稳定是主要原因 。红枫湖和百花湖库区基岩单一 ， 基本上是碳酸盐岩 ， 岩层产状平缓 ， 大多近水平 。4. 3 水库地震的发生受水库水位影响明
19、显通过对贵州大部分诱发地震的水库的水位和地震频度和强度的对比研究结果表明 ， 在水库水位变化 ( 升高或降低 ) 时或稍后一段时间 ， 是水库地震多发时期 ， 也是较大地震多发时期 。在水位上升阶段更加明显 。为什么地震多发生在水位变化时期或稍后呢 ? 这是因为 ， 水库之所以会诱发地震 ， 是库水作用打破了没有蓄水前库区基底岩土和构造的平衡 ， 发生运动 ， 形成地震 。蓄水后 ， 如果库水不明显变化 ， 库区基底岩土和构造逐渐达到新的平衡 。如果库水发生明显变化 ， 增加或者减少 ， 表现在库水面上就是升或降 ， 这将又会打破新的平衡 ，形成地震 。当然 ， 库水面上升 ， 意味着库水增加
20、 ， 库水对库区基底岩土和构造的作用力加强 ， 也是最容易诱发水库地震的时期 ， 往往相对较大的地震 ， 也是在库水面较高的时期发生 。4. 4 水库地震的强度受构造背景影响水库诱发地震 ， 受水库蓄水规模影响较大 ， 但同时也受水库基地岩石 、土层和构造的影响 。如果水库基地岩石单一 ， 岩层倾角平缓 ， 断裂构造不发育 ， 则可能很少有地震诱发或者既是有诱发地震 ，震级也比较小 ， 红枫湖和白花湖就是这种情况 。如果水库基地或库区附近断裂构造发育 、岩石组成复杂 、岩石破碎 、褶皱构造发育 ， 则水库容易诱发地震 ， 还可能诱发较大的地震 。例如董箐水库 ， 水库基地岩石既有碳酸盐岩又有碎
21、屑岩 ， 多组断裂经过库区 ， 诱发的地震较多 ， 震级在 ML3. 0 级以上的地震也比较多 。水库的库水作用 ， 对于地震的发生 ， 只是 “诱4 贵 州 科 学 33 卷发 ”作用 。如果水库基地稳定 ， 库水就很难诱发出地震 。如果库区基地断裂发育 、岩石结构复杂 、类型多样 、破碎 ， 这就给库水 “诱发 ”地震提供了基础 ，在库水的作用下 ， 就比较容易产生地震 。4. 5 水库地震震级相对较小 ， 影响范围小贵州的大型水库蓄水后 ， 在库水作用下 ， 会诱发一系列地震 。但到目前为止 ， 贵州水库诱发地震的震级都不是很大 ， 没有大于 ML5. 0 级的地震发生 。贵州记录到的最
22、大的水库诱发地震为 2010 年9 月 18 日发生在龙滩水库的 ML4. 8 级地震 。另一方面 ， 水库地震影响范围小 ， 一般在水库库区极其附近 。贵州已经发生的水库地震 ， 都没有对水库大坝造成任何影响 。这些水库都是按有关要求做了地震安全性评价 ， 并按抗震要求进行建设 。4. 6 水库地震容易造成 “小震大灾 ”贵州已经记录到的水库地震 ， 还没有大于ML5. 0 级以上地震发生 。但由于贵州的水库库区特殊的地质地貌背景 ， 有感的水库地震会诱发岩崩等次生地质灾害 ， 造成较大的人员伤亡或财产损失 。2010 年 1 月 17 日 ， 董箐水库库区发生 ML4. 0( Ms3. 4
23、) 级地震 ， 地震诱发岩崩 ， 造成 6 人死亡 9 人受伤就是典型实例 。由于贵州大部分大型以上水库库区基岩由碳酸盐岩组成 ， 岩石相对坚硬 ， 容易破碎 ， 形成的地貌多为峡谷和陡崖 。明显具有这些特征的是北盘江流域和乌江流域 。这样的岩石地貌条件 ， 在较小的地震作用下 ， 就可能形成岩崩等次生地质灾害 。再一方面 ， 这些岩石地貌条件 ， 还使得水库地震往往烈度比较大 ， 也就是造成的地面破坏性比较大 。因为比较坚硬的碳酸盐岩 ， 地震动峰值加速度相对较大 。当然 ， 水库地震震源浅 ， 一般在 5 公里以内 ， 大部分地震震中就在地表附近 ， 也是水库地震造成破坏性较大的一个重要原
24、因 。值得注意的是 ， 有研究成果表明 ， 水库可能诱发比较大的破坏性地震 。因此 ， 贵州水库诱发地震的破坏性不能掉以轻心 。5 结论与讨论水库地震是一种人工地震 ， 它们震级不一定很大 ， 但由于多是浅源地震 ， 可能产生较大的破坏性 ，形成 “小震大灾 ”， 对水库附近居民的生产和生活产生一定的影响 。更值得重视的是 ， 由于库水的作用 ， 有可能使大的断裂活化 ， 诱发大的破坏性地震( 刘远征等 ， 2014) 。因此 ， 对水库地震的危害性不能忽视 。在进行贵州水库地震调查研究过程中 ， 笔者提出了水库地震的一种新的成因分类方案 ， 将水库地震按照科学 、简单和易识别的原则 ， 根据
25、库水作用下的导致地震形成的宏观现象 ， 分为滑塌型 、气爆型 、断层型和混合型 。贵州的水库地震主要是断层型 ， 其次是混合型和气爆型 ， 滑塌型相对较少 。通过对贵州省境内 ( 包括邻省交界 ) 的水库地震调查研究和综合分析可以看出 ， 不是所有水库都会诱发地震 。水库地震的诱发受许多因素影响 ， 主要有水库的库容 、水位变化 、库区基岩岩石类型和地层结构 、库区断裂构造等 。大型以上水库才可能诱发地震 ; 水库地震往往在水位变化时期或稍后发生 ， 主要发生在水位上升后 ; 库区以碳酸盐岩为主 ，可能会诱发独立的气爆型和塌陷型地震 ， 这类地震震级往往不大 ， 很少有前震和余震 ; 库区如果
26、断裂构造 ， 特别是深大断裂发育 ， 容易诱发地震 ， 还可能诱发震级比较大的地震 。当然 ， 如果一个水库形成诱发水库地震的因素叠加 ， 那就更容易诱发地震 ，地震的频度和强度就可能会更高 。贵州省水库库基岩石组成 、水库地震活动特点 、控制水库地震发生因素和地震产生的影响等 ，具有水库地震的一般特征 ， 也有自身的特点 。贵州水库地震具有以下特点 : 容易诱发地震的大型水库的基岩以碳酸盐岩为主 ; 大型以上水库才会诱发地震 ; 水库地震的发生受水库水位影响明显 ; 水库地震的强度受构造背景影响 ; 水库地震震级相对较小 ， 影响范围小 ; 水库地震容易造成 “小震大灾 ”。 EFEENCE
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29、 王尚彦 : 贵州水库地震研究3 存在的问题3. 1 珍稀濒危植物的管理我园引种的珍稀濒危植物 ， 处于管理松散状态 ， 林下杂草丛生 ， 林间小道 、座椅 、指示牌都已荒废 ， 还有些树种竞争力不强 ， 处于死亡的边缘 。另我园引种的珍稀濒危植物还存在更新不良的问题 。现有的珍稀濒危植物大多已长成大树 ， 而林下却没有幼树和幼苗 ， 如果这些大树遭到破坏或者死去 ，前人的工作将毁于一旦 。我园将加强对珍稀濒危植物的人为管理 ， 改善区内的设施 ， 让引种的珍稀濒危植物能够长期生存下去 ， 同时发挥一定的社会作用 。3. 2 珍稀濒危植物的引种我园引种的珍稀濒危植物种类与贵州省野生的珍稀濒危植
30、物种类比较起来相对较少 ， 而近些年引种工作处于停滞状态 ， 我园将立足贵州 ， 放眼全国 ， 做好长期规划 ， 加强珍稀濒危植物调查与引种力度 。3. 3 珍稀濒危植物的研究对于珍稀濒危植物的研究 ， 我园处于起步阶段 ， 只是单纯的引种 。我园将对引种回来的珍稀植物进行登记与观测 ， 并进行数字化管理 ， 然后尝试与院校合作 ， 对濒危植物受威胁状况 、濒危机制等展开研究 。 EFEENCESAnon. ( Edited by Guizhou Botanical Garden) ， 1989. List ofPlants in Guizhou Botanical Garden M . Gu
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