地震是地球内部运动引起的地表震动的一种自然现象。地球上板块与板块之间相互挤压、碰撞,造成板块边沿及板块内部产生错动和破裂,是引起地震的主要原因。在板块相互运动、挤压的时候,积蓄了大量的能量,当能量积蓄到一定程度,板块内的岩层发生错动和破裂,这些能量以波动的方式释放出来,即发生地震。
地震发生时释放出巨大的能量,震级是衡量一次地震释放能量大小的重要指标。地震释放能量与地震震级的关系可以用一个公式来解释:
E=104+1.5×M
其中E为地震释放的能量,M为地震震级。
由公式可见地震震级每增加一级,所释放的能量增大101.5倍,即31.6,约为32倍。
水库蓄水会诱发地震吗?
水库地震和水库是什么样的关系,为什么水库蓄水会引发地震呢?水库地震主要有两类。一类是水库蓄水后,由于地表破碎的岩体的应力调整,发生的浅层地震,称之为非构造性地震,这些地震的震级一般不超过4级。到目前为止,所谓水库诱发的地震中,绝大多数都是非构造性地震。另一类为构造性地震,水库蓄水诱发此类地震也是有可能的,震级会超过4级。
从我们直观的感受来看,发生构造性水库地震的原因可能是大型水库蓄水后,水的压力增加了,几百米的水头、几百亿立方米的水能压出地震来。但实际上,科学研究结果表明,库水的重量对地震来讲是微不足道的。虽然水库地震的震源很浅,但是仍处在地底下几公里的地方。几百米深的水的压力与几公里厚的岩石的重量相比是微不足道的,不足以改变几公里以下岩体的应力状态。之所以会发生水库构造地震,主要是由于水的渗透。水渗入断层后,断层之间的正压力减小,摩擦力就减小了,岩体所能承受的最大剪切力——抗剪强度就降低了,岩层就容易错动。
发生水库地震的3个条件
三峡水库诱发的地震
在三峡工程论证阶段,根据三峡地区地质勘察结果,专家认为三峡蓄水后有可能发生水库地震。根据三峡库区地震地质情况,专家将三峡库区分成3段,分别为坝址到庙河,大约15公里范围,还有庙河到白帝城和白帝城到重庆。近坝区一段发生水库地震可能性很小,因为岩体较坚固,渗透性较小,没有区域性的构造。从岩石的特性来讲,白帝城到重庆段也不容易发生大的水库地震。较容易发生水库地震的是庙河到白帝城段,这里岩溶较多,两岸随时可以看到大的岩溶,再加上过去采煤留下的矿洞也很多,此段发生水库地震的风险大。因此,在庙河到白帝城段,2001年建立了24个当时最先进的监测台站,精密观测。
三峡库区地震情况好于预期
三峡水库实际的情况是什么呢?观测结果表明,2003年蓄水后,库区地震活动增加了,而且和水位有比较明显的相关性。每次蓄水水位上升的开始阶段,地震活动性都有明显的增加,但以后就慢慢地减弱。到目前为止,水库诱发的地震,99%以上都是0.5~1级的小震。最大地震发生在2008年11月份,震级为4.1级。
近3年来,地震活动一年比一年弱。因为非构造性水库地震表层岩体应力调整的过程是开始阶段调整较大,以后慢慢就比较稳定了。在三峡的水库地震灾害监测和评价报告中,专家指出:开始蓄水已历时7年多,接近和达到正常蓄水位已3年,地震活动性随库水位升高已逐步调整,呈明显衰减趋势。初步判断,水库地震的活跃期已过,渐趋平息,不会出现超过论证期间预测的震级。
三峡蓄水后发生的地震最大震级为4.1级,在全世界范围内看,所释放的能量远小于其他水库诱发的地震。这样量级的地震,全球每年要发生6200多次。
三峡水库水情资料与水库地震活动频次统计相关图
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