地质学基础 诱发地震工程地质研究.ppt

地质学基础地质学基础 诱发地震诱发地震工程地质研究工程地质研究提提 要要 vv概概 述述vv水库诱发地震的基本特征水库诱发地震的基本特征vv水库地震地质背景条件水库地震地质背景条件vv水库诱发地震的水诱发机制水库诱发地震的水诱发机制vv工程地质研究工程地质研究vv类型v水库地震水库地震v向地下深部注液或抽液引起的地震向地下深部注液或抽液引起的地震v采矿诱发地震采矿诱发地震v地下爆炸诱发地震地下爆炸诱发地震v岩溶气暴型地震岩溶气暴型地震第一节第一节 概概 述述 诱发地震由于工程活动，对特定地质环境施加某种影响，而导致一个无震地区发生地震或原发震区地震活动增强或减弱的地震现象。1 1 1 1、采矿诱发地震、采矿诱发地震、采矿诱发地震、采矿诱发地震 由于地下开采活动形成由于地下开采活动形成较大采空区，或因强烈排水较大采空区，或因强烈排水疏干等，采空区上覆岩体大疏干等，采空区上覆岩体大范围下沉破裂或冒落冲击底范围下沉破裂或冒落冲击底板，引起岩体破坏振动而发板，引起岩体破坏振动而发震。震。辽宁省北票煤田台吉井辽宁省北票煤田台吉井区区,1921,1921年开发，年开发，19701970年年,当当台吉竖井采掘到距地面台吉竖井采掘到距地面500-500-900900m m深时深时,井区开始出现微震井区开始出现微震活动活动.1977.1977年年4 4月月2828日日MS=3.8MS=3.8级级.特征：震级小，周期大，特征：震级小，周期大，衰减快，烈度高，余震衰减衰减快，烈度高，余震衰减快，影响范围小，震源常位快，影响范围小，震源常位于开采端面附近。于开采端面附近。2 2、岩溶气暴、岩溶气暴型地震型地震大型溶洞，一旦大型溶洞，一旦快速充水而使洞快速充水而使洞内空气压缩，对内空气压缩，对岩体产生强大冲岩体产生强大冲击力，使岩体击力，使岩体变形破裂或塌落变形破裂或塌落引起地震。引起地震。特征：震源浅，特征：震源浅，震级小，影响范震级小，影响范围小，无群震，围小，无群震，全世界有全世界有6969例。例。3 3 3 3、地下爆破引发地震、地下爆破引发地震、地下爆破引发地震、地下爆破引发地震 世界上已有几起因地下核实验诱发地震。例如美国进行过系统观测，世界上已有几起因地下核实验诱发地震。例如美国进行过系统观测，结果如表。结果如表。核爆炸野外观测观测时间观测的微震数定位的微震数参考文献日期名称大小（百万t）1968.1.19福尔特利斯1离爆炸中心地面投影点32km内11个便携式和14个遥测台站60d719500Hamilton等(1971)4 4、注液诱发地震、注液诱发地震 美国：丹佛盆地，深井美国：丹佛盆地，深井37623762m m，废液处理。废液处理。62.362.3.向井底注液，向井底注液，4747天后，井天后，井附近发生附近发生3-43-4级地震，其小震不断，级地震，其小震不断，66.266.2.停停止注液，地震至止注液，地震至7070年才渐渐停息，其记录，年才渐渐停息，其记录，15841584次，震源次，震源4.45.54.45.5km,km,震中呈椭圆形围绕震中呈椭圆形围绕井口分布，右旋走滑。井口分布，右旋走滑。我国：任丘油田，我国：任丘油田，86.7.86.7.，845845井注水，井注水，86.9.686.9.6日发震，日发震，112112次，次，1212月停止注水，地震月停止注水，地震渐停息，渐停息，8787年底年底 恢复恢复 注水，又开始发震。注水，又开始发震。胜利油田、江汉油田、武汉洪山均有此例。胜利油田、江汉油田、武汉洪山均有此例。5 5、水库诱发地震、水库诱发地震 伴随水库蓄水过程，导致地壳应力状态伴随水库蓄水过程，导致地壳应力状态改变而出现库区及近区地震增强或减弱的现象。改变而出现库区及近区地震增强或减弱的现象。最早出现于最早出现于19311931年希腊的马拉松水库，年希腊的马拉松水库，4.74.7级地震，对雅典城产生破坏。级地震，对雅典城产生破坏。美美美美 国国国国胡佛坝（米德湖）胡佛坝（米德湖）胡佛坝（米德湖）胡佛坝（米德湖）希希希希 腊腊腊腊科列玛斯塔坝科列玛斯塔坝科列玛斯塔坝科列玛斯塔坝赞比亚赞比亚赞比亚赞比亚卡里巴坝卡里巴坝卡里巴坝卡里巴坝坝型及坝高（坝型及坝高（坝型及坝高（坝型及坝高（m)m)m)m)重力拱坝，重力拱坝，重力拱坝，重力拱坝，222222222222心墙堆石坝，心墙堆石坝，心墙堆石坝，心墙堆石坝，165165165165双曲拱坝，双曲拱坝，双曲拱坝，双曲拱坝，127127127127库容库容库容库容 （亿（亿（亿（亿m m m m3 3 3 3）36736736736747.547.547.547.51604160416041604开始蓄水及满库时间开始蓄水及满库时间开始蓄水及满库时间开始蓄水及满库时间1935193519351935；1938.71938.71938.71938.71965.7.211965.7.211965.7.211965.7.21；1966.21966.21966.21966.21958.121958.121958.121958.12；1963.81963.81963.81963.8地地地地震震震震活活活活动动动动特特特特征征征征第一次地震时第一次地震时第一次地震时第一次地震时间间间间1936.91936.91936.91936.91965.81965.81965.81965.81961.71961.71961.71961.7地震次数地震次数地震次数地震次数（起止时间）（起止时间）（起止时间）（起止时间）6000600060006000次（次（次（次（19361936193619361945194519451945）10000100001000010000次（次（次（次（19361936193619361971197119711971）M2.0M2.0M2.0M2.0的前震的前震的前震的前震740740740740次，次，次，次，余震余震余震余震2580258025802580次（次（次（次（19661966196619661968196819681968）M2.0M2.0M2.0M2.0，1397139713971397次次次次(1959.6(1959.6(1959.6(1959.61968.121968.121968.121968.12）主震震级（时主震震级（时主震震级（时主震震级（时间）间）间）间）5.05.05.05.0（1939.5.41939.5.41939.5.41939.5.4）6.36.36.36.3（1966.2.51966.2.51966.2.51966.2.5）6.16.16.16.1（1963.9.231963.9.231963.9.231963.9.23）较大地震震级较大地震震级较大地震震级较大地震震级 （时间）（时间）（时间）（时间）4.14.14.14.1（42.8.1142.8.1142.8.1142.8.11）；）；）；）；4.44.44.44.4（42.9.942.9.942.9.942.9.9）；）；）；）；5.05.05.05.0（66.3.866.3.866.3.866.3.8）；）；）；）；5.05.05.05.0（66.4.366.4.366.4.366.4.3）；）；）；）；5.55.55.55.5（66.5.466.5.466.5.466.5.4）；）；）；）；5.55.55.55.5（66.6.1166.6.1166.6.1166.6.11）；）；）；）；4.54.54.54.5（66.12.1266.12.1266.12.1266.12.12）5.65.65.65.6（63.9.2363.9.2363.9.2363.9.23）；）；）；）；5.85.85.85.8（63.9.2363.9.2363.9.2363.9.23）；）；）；）；5.55.55.55.5（63.9.2463.9.2463.9.2463.9.24）；）；）；）；6.06.06.06.0（63.9.2563.9.2563.9.2563.9.25）；）；）；）；5.35.35.35.3（63.10.563.10.563.10.563.10.5）；）；）；）；5.85.85.85.8（63.11.863.11.863.11.863.11.8）；）；）；）；4.24.24.24.2（66.4.566.4.566.4.566.4.5）；）；）；）；5.55.55.55.5（67.4.2067.4.2067.4.2067.4.20）地震活动地震活动地震活动地震活动与水库蓄水的与水库蓄水的与水库蓄水的与水库蓄水的时空相关性及时空相关性及时空相关性及时空相关性及其它特征其它特征其它特征其它特征 水库水升高到水库水升高到水库水升高到水库水升高到100100100100m m m m以上时以上时以上时以上时发生地震，随水位进一步增高发生地震，随水位进一步增高发生地震，随水位进一步增高发生地震，随水位进一步增高地震活动加强，库水达到正常地震活动加强，库水达到正常地震活动加强，库水达到正常地震活动加强，库水达到正常高水位并继续上升时发生主震，高水位并继续上升时发生主震，高水位并继续上升时发生主震，高水位并继续上升时发生主震，95959595以上的地震发生在距水库以上的地震发生在距水库以上的地震发生在距水库以上的地震发生在距水库32323232kmkmkmkm之内，震中沿断层分布之内，震中沿断层分布之内，震中沿断层分布之内，震中沿断层分布 充水开始后六个月水深充水开始后六个月水深充水开始后六个月水深充水开始后六个月水深仅仅仅仅120120120120m m m m即发生即发生即发生即发生6.36.36.36.3级主震。级主震。级主震。级主震。19671967196719671972197219721972仅有宏观记录，仅有宏观记录，仅有宏观记录，仅有宏观记录，地震活动频率与水位高度正地震活动频率与水位高度正地震活动频率与水位高度正地震活动频率与水位高度正相关。相关。相关。相关。地震活动限于水库区小地震活动限于水库区小地震活动限于水库区小地震活动限于水库区小范围内范围内范围内范围内 地震活动与库水位的变化对应关地震活动与库水位的变化对应关地震活动与库水位的变化对应关地震活动与库水位的变化对应关系不明显，但与库底岩石中附加剪应系不明显，但与库底岩石中附加剪应系不明显，但与库底岩石中附加剪应系不明显，但与库底岩石中附加剪应力超过力超过力超过力超过1 1 1 1巴的岩石体积巴的岩石体积巴的岩石体积巴的岩石体积V V V V正相关。正相关。正相关。正相关。确切定位的确切定位的确切定位的确切定位的159159159159次地震大多数位次地震大多数位次地震大多数位次地震大多数位于水库范围内，且绝大部分位于坝附于水库范围内，且绝大部分位于坝附于水库范围内，且绝大部分位于坝附于水库范围内，且绝大部分位于坝附近库水最深的盆地中近库水最深的盆地中近库水最深的盆地中近库水最深的盆地中水库诱发地震活动重要实例水库诱发地震活动重要实例印度印度印度印度科因纳坝科因纳坝科因纳坝科因纳坝中国中国中国中国新丰江坝新丰江坝新丰江坝新丰江坝中国中国中国中国丹江口坝丹江口坝丹江口坝丹江口坝塔吉克斯坦塔吉克斯坦塔吉克斯坦塔吉克斯坦努列克坝努列克坝努列克坝努列克坝块石混凝土重力坝，块石混凝土重力坝，块石混凝土重力坝，块石混凝土重力坝，103103103103单支墩大头坝，单支墩大头坝，单支墩大头坝，单支墩大头坝，105105105105宽缝重力坝，宽缝重力坝，宽缝重力坝，宽缝重力坝，97979797土石坝，土石坝，土石坝，土石坝，305305305305m m m m27.0827.0827.0827.08115115115115160.5160.5160.5160.51051051051051962.61962.61962.61962.6；1964.81964.81964.81964.81959.10.201959.10.201959.10.201959.10.20；1961.9.231961.9.231961.9.231961.9.231967.111967.111967.111967.111972197219721972（105105105105m m m m）；）；）；）；1976197619761976（205m205m205m205m）；）；）；）；1981198119811981（305m305m305m305m）1963196319631963年地震频率明显增高年地震频率明显增高年地震频率明显增高年地震频率明显增高 1959.10 1959.10 1959.10 1959.10，广州台记录到来自库，广州台记录到来自库，广州台记录到来自库，广州台记录到来自库区方向的区方向的区方向的区方向的2 2 2 24 4 4 4级地震三次；级地震三次；级地震三次；级地震三次；1960.7 1960.7 1960.7 1960.7的的的的4.34.34.34.3级地震才引起重视级地震才引起重视级地震才引起重视级地震才引起重视1968.31968.31968.31968.3（M M M Ms s s s 2222）1971 1971 1971 1971较集中的出现于水库西南较集中的出现于水库西南较集中的出现于水库西南较集中的出现于水库西南1010101015151515kmkmkmkm 1972.10 1972.10 1972.10 1972.10水库主体之下出现地震水库主体之下出现地震水库主体之下出现地震水库主体之下出现地震M 1.0M 1.0M 1.0M 1.0，25000250002500025000次次次次 （19631963196319631971197119711971）M 3.0M 3.0M 3.0M 3.0，450450450450次次次次 （19631963196319631970197019701970）M 4.0M 4.0M 4.0M 4.0，35353535次次次次 （19691969196919691974197419741974）M M M ML L L L 0.4 0.4 0.4 0.4，297035297035297035297035次次次次（1961.91961.91961.91961.91977.121977.121977.121977.12）其中其中其中其中M M M ML L L L 1.0 1.0 1.0 1.0，12862128621286212862次次次次M M M Ms s s s0.60.60.60.6，33761337613376133761次次次次（1960.10.131960.10.131960.10.131960.10.131987.12.111987.12.111987.12.111987.12.11）M M M Ms s s s 1.0 1.0 1.0 1.0，13643136431364313643次次次次M M M Ms s s s 0.5 0.5 0.5 0.5 约约约约110110110110次次次次M M M Ms s s s 2.0 532.0 532.0 532.0 53次次次次（1968.31968.31968.31968.31977.41977.41977.41977.4）1800180018001800次次次次 （19711971197119711979197919791979）1.41.41.41.4M M M M4.64.64.64.66.56.56.56.5（1967.12.101967.12.101967.12.101967.12.10）6.16.16.16.1（1962.3.191962.3.191962.3.191962.3.19）4.74.74.74.7（1973.11.291973.11.291973.11.291973.11.29）4.64.64.64.6（1972.111972.111972.111972.11）5.85.85.85.8（67.12.1167.12.1167.12.1167.12.11）；）；）；）；5.45.45.45.4（67.12.12.0667.12.12.0667.12.12.0667.12.12.06）；）；）；）；5.95.95.95.9（67.12.12.1567.12.12.1567.12.12.1567.12.12.15）；）；）；）；5.55.55.55.5（67.12.13.0567.12.13.0567.12.13.0567.12.13.05）；）；）；）；5.65.65.65.6（67.12.1367.12.1367.12.1367.12.13）；）；）；）；5.45.45.45.4（67.12.2467.12.2467.12.2467.12.24）；）；）；）；5.05.05.05.0（68.3.868.3.868.3.868.3.8）；）；）；）；5.45.45.45.4（68.10.2968.10.2968.10.2968.10.29）；）；）；）；5.15.15.15.1（73.10.1773.10.1773.10.1773.10.17）4.94.94.94.9（62.4.562.4.562.4.562.4.5）；）；）；）；5.15.15.15.1（62.7.2962.7.2962.7.2962.7.29）；）；）；）；4.34.34.34.3（63.12.663.12.663.12.663.12.6）；）；）；）；5.35.35.35.3（64.9.2364.9.2364.9.2364.9.23）；）；）；）；4.54.54.54.5（72.12.1872.12.1872.12.1872.12.18）；）；）；）；4.54.54.54.5（73.1273.1273.1273.12）；）；）；）；4.34.34.34.3（75.7.2575.7.2575.7.2575.7.25）；）；）；）；4.74.74.74.7（77.5.1277.5.1277.5.1277.5.12）；）；）；）；4.34.34.34.3（75.7.2575.7.2575.7.2575.7.25）；）；）；）；4.34.34.34.3（81.5.481.5.481.5.481.5.4）；）；）；）；4.64.64.64.6（87.9.1587.9.1587.9.1587.9.15）4.24.24.24.2（73.11.2973.11.2973.11.2973.11.29）；）；）；）；4.64.64.64.6（73.11.3073.11.3073.11.3073.11.30）4.24.24.24.2（1971.121971.121971.121971.12）4.64.64.64.6（1972.111972.111972.111972.11）4.34.34.34.3（1972.111972.111972.111972.11）4.14.14.14.1（1975.31975.31975.31975.3）4.14.14.14.1（1975.121975.121975.121975.12）4.14.14.14.1（1976.91976.91976.91976.9）地震频率与水位高度正地震频率与水位高度正地震频率与水位高度正地震频率与水位高度正相关，但地震活动性明显的相关，但地震活动性明显的相关，但地震活动性明显的相关，但地震活动性明显的滞后于高水位，一般滞后于高水位，一般滞后于高水位，一般滞后于高水位，一般3 3 3 36 6 6 6个个个个月。月。月。月。震中集中分布于以坝为震中集中分布于以坝为震中集中分布于以坝为震中集中分布于以坝为中心的中心的中心的中心的25252525kmkmkmkm为半径的范围内，为半径的范围内，为半径的范围内，为半径的范围内，且以且以且以且以10101010kmkmkmkm为半径的范围内最为半径的范围内最为半径的范围内最为半径的范围内最为密集为密集为密集为密集 水库蓄水之后地震活动的频率水库蓄水之后地震活动的频率水库蓄水之后地震活动的频率水库蓄水之后地震活动的频率和强度立即有明显提高，在和强度立即有明显提高，在和强度立即有明显提高，在和强度立即有明显提高，在1970197019701970年年年年以前，地震频率特别是强度与水位以前，地震频率特别是强度与水位以前，地震频率特别是强度与水位以前，地震频率特别是强度与水位高度正相关，但比水位高峰时间滞高度正相关，但比水位高峰时间滞高度正相关，但比水位高峰时间滞高度正相关，但比水位高峰时间滞后后后后2 2 2 24 4 4 4个月，个月，个月，个月，70707070年后相关性减弱。年后相关性减弱。年后相关性减弱。年后相关性减弱。地震主震分布于水库主体中轴地震主震分布于水库主体中轴地震主震分布于水库主体中轴地震主震分布于水库主体中轴线两端，以大坝附近峡谷区最密集，线两端，以大坝附近峡谷区最密集，线两端，以大坝附近峡谷区最密集，线两端，以大坝附近峡谷区最密集，呈呈呈呈N30WN30WN30WN30W的密集带和的密集带和的密集带和的密集带和N70EN70EN70EN70E的密集的密集的密集的密集带，主震震中的两带交汇处，距大带，主震震中的两带交汇处，距大带，主震震中的两带交汇处，距大带，主震震中的两带交汇处，距大坝坝坝坝1.11.11.11.1kmkmkmkm 库水深达库水深达库水深达库水深达50505050米后米后米后米后（1969.121969.121969.121969.12）开始有明显地震活）开始有明显地震活）开始有明显地震活）开始有明显地震活动，地震频率和强度与水位间有动，地震频率和强度与水位间有动，地震频率和强度与水位间有动，地震频率和强度与水位间有明显的同步变化，频率峰值滞后明显的同步变化，频率峰值滞后明显的同步变化，频率峰值滞后明显的同步变化，频率峰值滞后于水位峰值约于水位峰值约于水位峰值约于水位峰值约3 3 3 3个月，库容急增个月，库容急增个月，库容急增个月，库容急增至最大之后至最大之后至最大之后至最大之后1.51.51.51.5个月发生了较强个月发生了较强个月发生了较强个月发生了较强震动。震动。震动。震动。地震活动集中于丹库主体南地震活动集中于丹库主体南地震活动集中于丹库主体南地震活动集中于丹库主体南北两端的灰岩峡谷区，库区外围北两端的灰岩峡谷区，库区外围北两端的灰岩峡谷区，库区外围北两端的灰岩峡谷区，库区外围本世纪内曾有本世纪内曾有本世纪内曾有本世纪内曾有6 6 6 6级地震，蓄水后级地震，蓄水后级地震，蓄水后级地震，蓄水后地震活动向库区集中地震活动向库区集中地震活动向库区集中地震活动向库区集中 蓄水后地震活动超过蓄水前年平均发蓄水后地震活动超过蓄水前年平均发蓄水后地震活动超过蓄水前年平均发蓄水后地震活动超过蓄水前年平均发生率的四倍，最强的两次暴雨与生率的四倍，最强的两次暴雨与生率的四倍，最强的两次暴雨与生率的四倍，最强的两次暴雨与1972197219721972年和年和年和年和1976197619761976年水位分别达到年水位分别达到年水位分别达到年水位分别达到105105105105m m m m和和和和205205205205m m m m相伴。所相伴。所相伴。所相伴。所有大地震和多数地震活动都由水库充水速有大地震和多数地震活动都由水库充水速有大地震和多数地震活动都由水库充水速有大地震和多数地震活动都由水库充水速率下降所引发，地震活动性对充水速率降率下降所引发，地震活动性对充水速率降率下降所引发，地震活动性对充水速率降率下降所引发，地震活动性对充水速率降低反映迅速，滞后一般低反映迅速，滞后一般低反映迅速，滞后一般低反映迅速，滞后一般1 1 1 14 4 4 4日。日。日。日。1970 1970 1970 1970年前地震分散地发生于库周附近，年前地震分散地发生于库周附近，年前地震分散地发生于库周附近，年前地震分散地发生于库周附近，1972197219721972年后向水库主体集中，随库区水位增年后向水库主体集中，随库区水位增年后向水库主体集中，随库区水位增年后向水库主体集中，随库区水位增高上游充水，地震震中也向上游转移高上游充水，地震震中也向上游转移高上游充水，地震震中也向上游转移高上游充水，地震震中也向上游转移 水库诱发地震活动发现于本世纪水库诱发地震活动发现于本世纪3030年代。年代。最早发现于希腊的马拉松水库伴随该水库蓄最早发现于希腊的马拉松水库伴随该水库蓄水、水、19311931年库区就产生了频繁的地震活动。此年库区就产生了频繁的地震活动。此后，发现有相当一部分水库蓄水过程中伴随有后，发现有相当一部分水库蓄水过程中伴随有水库诱发地震现象。水库诱发地震现象。60 60年代以来出现了一些新的情况：年代以来出现了一些新的情况：一方面是几个大水库相继产生了一方面是几个大水库相继产生了6 6级以上的级以上的强烈地震，造成大坝、附近建筑物的破坏和人强烈地震，造成大坝、附近建筑物的破坏和人员的死伤；员的死伤；另一方面是发现了深井注水另一方面是发现了深井注水(美国美国)可以诱可以诱发地震，为水库诱发地震的形成机制提供了有发地震，为水库诱发地震的形成机制提供了有价值的资料。于是这方面的研究重新活跃起来。价值的资料。于是这方面的研究重新活跃起来。世界几例震级世界几例震级世界几例震级世界几例震级6.06.06.06.0以上水库地震以上水库地震以上水库地震以上水库地震时时 间间 水水 库库坝高（坝高（mm）库容（亿库容（亿mm3 3)震震 级级62.03.1962.03.19新丰江（中国）新丰江（中国）105 15 105 15 6.1 6.162.09.2362.09.23卡里巴（津巴布韦）卡里巴（津巴布韦）127 127 160160 6.1 6.166.02.0566.02.05科列马斯塔（希腊）科列马斯塔（希腊）165 47.5 165 47.5 6.3 6.367.12.1067.12.10科因纳（印度）科因纳（印度）103 27.1 103 27.1 6.5 6.5第二节第二节 水库诱发地震的基本特征水库诱发地震的基本特征典型实例典型实例vv例1.新丰江水库vv例2.科因纳水库 uuu例例例例例例1.1.1.1.1.1.新丰江水库新丰江水库新丰江水库新丰江水库新丰江水库新丰江水库坝高坝高坝高105105105m m m，库容库容库容115115115m3m3m3，河谷型水库。河谷型水库。河谷型水库。地质背景：地质背景：地质背景：花岗岩，两条活断层：花岗岩，两条活断层：花岗岩，两条活断层：1.1.1.河流断裂（长河流断裂（长河流断裂（长600600600kmkmkm，坝坝坝下下下1-51-51-5kmkmkm处通过）；处通过）；处通过）；2.2.2.人字石断裂（坝上游人字石断裂（坝上游人字石断裂（坝上游6 6 6km)km)km)东面河源为界为断东面河源为界为断东面河源为界为断陷盆地。陷盆地。陷盆地。弱震区。弱震区。弱震区。诱发地震概况：诱发地震概况：诱发地震概况：诱发地震概况：59.10.20 59.10.20蓄水，一个月后水位蓄水，一个月后水位上升上升2020m m，广州地震台收到地震广州地震台收到地震60.7.1860.7.18，水位上升到，水位上升到9090m m，不到不到1 1个月发生个月发生34.334.3级地震级地震9 9次，小次，小震很多震很多61.361.3，水位略降，地震，水位略降，地震明显减少明显减少61.761.7水位猛涨为水位猛涨为113113m m，地震随之十分频繁。此后，地震随之十分频繁。此后，100100m m水水位持续二年余，地震频发，位持续二年余，地震频发，62.3.1962.3.19，4 4时时1818分发生分发生6.16.1级地震，其后余震级地震，其后余震不断，其中不断，其中4 4级级2020次之多，次之多，60-8760-87年总共发震年总共发震337461337461次，次，4 4级级 49 49次次 震中：大坝附近，峡谷区，北北西和北东东断裂控制。震中：大坝附近，峡谷区，北北西和北东东断裂控制。震源深：震源深：4.5-54.5-5kmkm，主要后延到主要后延到7 7kmkm。震源体：走向滑动型，迁就震源体：走向滑动型，迁就NNWNNW张扭断裂，张扭断裂，1 1为为N73N730 0w w，（，（与粤东与粤东应力场基本一致）。应力场基本一致）。震中烈度：震中烈度：8 8度度vv例例2.2.科因纳水库科因纳水库 之所以具有典型意义，就在于它是迄今为止最强的之所以具有典型意义，就在于它是迄今为止最强的水库诱发地震水库诱发地震(6.5(6.5级，地震序列中大于级，地震序列中大于5.05.0级的达级的达1515次次)，而又是产生在构造迹象最不明显、岩层产状基本水平、，而又是产生在构造迹象最不明显、岩层产状基本水平、近近200 a200 a附近没有明显地震活动，印度地盾，德干高原之附近没有明显地震活动，印度地盾，德干高原之上。上。库、坝区均位于厚达库、坝区均位于厚达1500m1500m、产状水平、自古至始新、产状水平、自古至始新世喷发的玄武岩层之上，由致密块状玄武岩与凝灰岩及世喷发的玄武岩层之上，由致密块状玄武岩与凝灰岩及气孔状玄武岩互层，凝灰岩中夹有红色粘土，渗透性不气孔状玄武岩互层，凝灰岩中夹有红色粘土，渗透性不良良。vv从以上典型实例描述可知，水库诱发地震不同从以上典型实例描述可知，水库诱发地震不同类型虽各有其特性，但概括起来它们却有很多类型虽各有其特性，但概括起来它们却有很多共性。这主要是这类共性。这主要是这类地震地震地震地震的的产生空间和活动随产生空间和活动随产生空间和活动随产生空间和活动随时间的变化与水库所在空间和水库水位或荷载时间的变化与水库所在空间和水库水位或荷载时间的变化与水库所在空间和水库水位或荷载时间的变化与水库所在空间和水库水位或荷载随时间的变化密切相关随时间的变化密切相关随时间的变化密切相关随时间的变化密切相关vv表示介质品质的表示介质品质的地震序列有其固有特点地震序列有其固有特点地震序列有其固有特点地震序列有其固有特点和震源和震源机制解得出的机制解得出的应力场与同一地区产生天然地震应力场与同一地区产生天然地震应力场与同一地区产生天然地震应力场与同一地区产生天然地震的应力场基本相同的应力场基本相同的应力场基本相同的应力场基本相同。一、空间分布特征一、空间分布特征1.1.震中位置震中位置震中位置震中位置 震中主要集中在断层破碎带附近、大坝附近几震中主要集中在断层破碎带附近、大坝附近几kmkm，峡峡谷基岩裸露区谷基岩裸露区(新丰江，丹江新丰江，丹江)。密集于水库最大水深处密集于水库最大水深处及其附近及其附近(卡里巴、科因纳卡里巴、科因纳)，往往密集成条带状或团块状，往往密集成条带状或团块状，其延伸方向大体与库区主要断裂线平行或与其延伸方向大体与库区主要断裂线平行或与 X X 型共轭剪型共轭剪切断裂平行。切断裂平行。常分布于库区岩溶发育部位或断裂构造与岩溶裂隙带常分布于库区岩溶发育部位或断裂构造与岩溶裂隙带的复合部位。的复合部位。有的有的震中震中初期距水库较远而随后逐渐向水库集中初期距水库较远而随后逐渐向水库集中(丹丹江口、苏联的努列克江口、苏联的努列克)。丹江口水库附近震中分布图（19691975年）1、2、3、4蓄水前天然地震，圆圈大小表示震级；5蓄水后诱发地震；6水库边界2.2.震震 源源v 震源较浅，震源体较小，与构造地震差别十分大。大多47 km，一般10 km以内，最深20km左右，最浅者 500m。v 初震震源浅，随后不断加深。v 震源深度与库容正相关。v 表现为震中区烈度高，面波强烈,有的零点几级便有感，3级以上造成轻度破坏。由于震源极浅，水库诱发地震往往伴有地声。v 震源体小，影响范围小。v 我国天然地震震级与震中烈度之间，有如下的关系式:M0.58I0+1.5 3.3.等震线形状等震线形状vv主要与库区构造、岩性条件有关主要与库区构造、岩性条件有关vv构造型水库地震：椭圆形，长轴方向与所在地段构造型水库地震：椭圆形，长轴方向与所在地段的主要构造线或发震断层走向一致或平行的主要构造线或发震断层走向一致或平行vv发生于新老地层接合部位的水库地震：等震线的发生于新老地层接合部位的水库地震：等震线的长轴方向与新地层的接合线方向一致长轴方向与新地层的接合线方向一致vv岩溶区发生的水库地震：等震线多为不规则的多岩溶区发生的水库地震：等震线多为不规则的多边形或近似圆形，且与当地发育的岩溶形态一致边形或近似圆形，且与当地发育的岩溶形态一致或基本一致或基本一致.vv等震线衰减迅速等震线衰减迅速,影响范围小。影响范围小。水库水库 名称名称震级震级（M Ms s）震源震源深深实际震实际震中烈度中烈度计算震计算震中烈度中烈度造成的破坏造成的破坏丹江丹江4.74.79 9-损坏房间损坏房间19041904间，倒墙间，倒墙305305处处前进前进3.03.03 3-有掉瓦现象有掉瓦现象南冲南冲2.82.86 6+掉瓦，个别房屋裂缝掉瓦，个别房屋裂缝我国某些水库诱发地震震中烈度比较表我国某些水库诱发地震震中烈度比较表二、地震活动与库水的关系二、地震活动与库水的关系1 1、绝大多数水库的地震活动与库水位或绝大多数水库的地震活动与库水位或库容库容正相关正相关 随着库水位增高，库区的地震活动逐随着库水位增高，库区的地震活动逐步增强，随水位降低而减弱，且经过高水步增强，随水位降低而减弱，且经过高水位之后即发生主震。一般震前相关性好，位之后即发生主震。一般震前相关性好，主震后相关性差一些。主震后相关性差一些。2 2、少数水库区的地震活动性随着库水位的、少数水库区的地震活动性随着库水位的增加而明显地降低，呈增加而明显地降低，呈负相关负相关 原因：原因：v 逆断层应力状态不利于发展。逆断层应力状态不利于发展。v 蠕化变形释放能量，使地震减弱。蠕化变形释放能量，使地震减弱。3 3、滞后性滞后性一般一般 滞后几个月，最长几年，主滞后几个月，最长几年，主震在高水位后一段时间。与震源深浅、岩体透震在高水位后一段时间。与震源深浅、岩体透水性等有关。水性等有关。水库名称水库名称蓄水时间蓄水时间地震活动加强时间地震活动加强时间间隔时间间隔时间新丰江新丰江丹江口丹江口前前 进进南南 冲冲柘柘 林林佛子岭佛子岭1959.101959.101967.111967.111970.51970.51967.71967.71972.11972.11954.61954.61959.111959.111970.1 1970.1 1971.101971.101967.81967.81972.101972.101954.121954.121 1242417171 19 96 61970.1是根据三峡站记录地Ma 1.2的地震。较小地震因库区无台未能测得，此值不可靠据另一种资料最早为1968.3.则间距为4月。三、地震活动的序列特点三、地震活动的序列特点 地震序列地震序列指时间相对集中，同处于一震指时间相对集中，同处于一震源体内的一系列地震的强度和频度随时间变化过源体内的一系列地震的强度和频度随时间变化过程，以及强度与频度的相关性。程，以及强度与频度的相关性。实验现象：实验现象：v 岩石受力破裂，弹性振动，振动频度与材料的不均匀性，强度有关，材料越不均匀，强度越低，越易产生高频振动；绝对均匀材料，只产生一次性破裂，不产生微裂。v 低应力比较高应力状态下，岩石更以微破裂占优势，即小震动频度高。水库水的作用下，地质体特点：水库水的作用下，地质体特点：v水渗入岩体使其不均匀性增加。v水压力下，使岩体产生微破裂，加大不均匀性。v水对地质体软化作用，降低强度，增加粘滑性。v库水渗入深度有限，常在较浅处、低应力下产生岩体破裂。1.1.地震频度与震级的关系地震频度与震级的关系 N a b M N震级M的地震数 a与观测周期、观测