理论教育 基于主控要素的水库诱发地震类型及特征识别

基于主控要素的水库诱发地震类型及特征识别

时间:2023-06-15 理论教育 版权反馈
【摘要】:根据不同的分类标准,水库诱发地震的分类也不尽相同。目前水库诱发地震分类主要是以地质活动的特征及其变化、水库区的地质条件、地震成因和动力源等为依据的。根据部分资料统计,大多数的水库诱发地震都属于快速响应型,见表4.26。诱发地震则产生于逆冲断层上盘。

基于主控要素的水库诱发地震类型及特征识别

根据不同的分类标准,水库诱发地震的分类也不尽相同。目前水库诱发地震分类主要是以地质活动的特征及其变化、水库区的地质条件、地震成因和动力源等为依据的。

4.7.5.1 按响应时间分类

根据水库蓄水后是否立即发生地震可把地震分为两种重要的类型:快速响应型和滞后响应型。一般来说,快速响应型主要是由水体荷载效应引起;滞后响应型是水体荷载、孔隙水压力以及水—岩物理化学作用的综合作用引起。

根据部分资料统计,大多数的水库诱发地震都属于快速响应型,见表4.26。

表4.26 水库诱发地震滞后时间(从蓄水时算起)

4.7.5.2 按震源机制分类

图4.68表示了水库诱发地震的两种震源机制。

(1)卡里巴-克里马斯塔型。地震活动与库水位波动相关性不明显,震源机制解为倾滑型(正断层型),水库位于下降盘。

(2)科依纳-新丰江型。地震活动与库水位波动明显相关,但震动峰值滞后于水位峰值,震源机制解属走滑型(平移断层型)。

(3)努列克型。地震活动对水库充水速率降低极为敏感,震源机制解为逆冲、走滑兼而有之。诱发地震则产生于逆冲断层上盘。

图4.68 水库诱发地震的两种震源机制

4.7.5.3 按地震序列分类

从序列特征上,可把水库诱发地震分为前震—主震—余震型、震群型和孤立型三类,有人把前两者分别相当于茂木清夫的第Ⅱ和第Ⅲ类模型。构造型水库诱发地震一般为前震—主震—余震型;震群型地震一般没有明显的主震,但可有几个活动高潮期,如佛子岭水库地震等。天然地震为茂木Ⅰ型。孤立型地震很少见,常发生在岩溶区。该类型地震有突出主震,余震次数少且与主震震级相差较大(如图4.69所示)。(www.daowen.com)

4.7.5.4 按形成条件的主控因素分类

根据水文地质结构的要素,可将水库诱发地震分为断裂控制型、岩溶塌陷型,以及特殊水文地质结构控制下的水库地震类型。

(1)断裂控制型。断裂控制型水库地震的主控因素是库区发育的断层,按地震结果的影响还可进一步细分为破裂增强型和破裂减弱型。

破裂增强型是指蓄水导致构造应力加速释放和地震活动加剧,如中国广东新丰江水库、印度柯依纳水库等。破裂减弱型是指在库水的影响下,原来处于黏滑状态的断层变为蠕滑,导致地震活动减弱,如美国安德逊和格兰峡水库、中国台湾曾文水库等。一般来说,断裂控制型水库地震往往使库区地震原有地震水平增强,破裂增强型水库地震占断裂控制型水库地震总数的93.55%。

图4.69 茂木清夫的地震序列分类

该类型地震因岩体强度大,又积累了较高的应变能,当库水沿断裂带向深部集中渗透,促使破裂面强度降低,造成能量急剧释放而诱发地震。这种构造型的水库诱发地震一般都具有震级大、频度高、延续时间长、震源较深等特点,在地震序列上多属前震—主震—余震型。发震条件主要是:①有区域性或地区性断裂带通过库坝区;②断层在上更新世以来有明显的构造活动;③沿断裂带有地震活动的记载;④断裂带有一定规模和导水能力,库水能渗向深部等。据已观测到的实例,这类地震的特点是:①震中位于断裂带附近;②震源深度一般3~5km,深的约8km;③震级较高,已发生的最强为6.5级;④蓄水深度或水压力大小与发震的相关性不明显。

(2)岩溶塌陷型。岩溶塌陷型水库诱发地震是由于水库蓄水引起的岩溶洞穴、岩溶管道、地下暗河的围岩等出现的重力失稳现象,可进一步细分为两种类型:塌陷型和气爆型(图4.70)。

图4.70 气爆型和塌陷型

岩溶塌陷型水库地震震级一般低于4.5级,发震条件主要是:①库坝区及其附近有大面积的碳酸盐岩分布,特别是未变质的质纯、厚层块状灰岩;②岩溶发育,有管道系统,蓄水前已有天然岩溶塌陷和诱发地震的记载。这类地震的特点是:①震中常位于岩溶发育的峡谷河段,无明显迁移现象;②库水位与发震的相关性密切,发震时间滞后于库水位到达某一库水位的时间短;③震级较低,大多在4级以下;④震源深度浅,深的一般只1~2km;⑤常为单发、多发的震群型地震,没有明显的前震和余震。

气爆型是由于库水位急剧上涨,迅速淹没某些岩溶管道系统,造成水和被围堵气体在其中冲击振荡,引起局部岩溶崩塌和气爆活动而伴生地震。而塌陷型的发生,是由于水库区存在一定的初始构造应力,水库蓄水后,库水作用引起局部应力的调整,使洞顶、洞壁以及溶洞之间的局部地段应力作用增强,进而产生地震。

在大地构造部位及气候条件均相同的情况下,下列几个特定的构造部位有利于形成岩溶管道系统:①背向斜核部;②断裂带附近;③沉积间断面附近。

发生在我国的乌江渡水库地震、邓家桥水库地震和黄石水库地震等均属这一类型。

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