水库诱发地震是人类兴建水利水电工程引起的地震活动，它的发生对工程安全构成威胁，严重时还可能引起较大的环境灾害。目前，尽管人们对于水库诱发地震形成机理还有不同观点，但对库水在诱发地震中起着重要作用这一认识是得到公认的。大渡河铜街子水电站从1992年4月5日蓄水以来至1995年5月，在库区及坝区附近共发生过6148次地震，其中最大为3.5级，具有典型的水库诱发地震特征。

（1）工程概述。铜街子水电站位于四川省乐山市新华乡，系大渡河梯级开发中的最末一个电站，为河床式重力坝，最大坝高82m。总库容2.0亿m3。水电站装机容量60万kW，多年平均发电量32.1亿kW·h。工程以发电为主，兼有漂木和改善下游通航效益。工程于1985年开工，1992年12月第一台机组发电，1994年12月竣工。

坝区位于大渡河高山峡谷到丘陵宽谷的过渡带，坝址正处于峡谷出口处。河谷宽400m，左岸岸坡平缓，右岸较陡，两岸冲沟发育。坝址出露地层为二叠系峨眉山玄武岩和沙湾组页岩。大坝建基面以下分布有连续的软弱夹层及层间错动带，断层、裂隙发育。河谷左右各有一个深槽。左深槽深70m、宽40m，充填物为冲积、洪积层，并有20m厚的沙层。右深槽深30m、宽80m，充填物为冲积层。谷底分布有4条断层，斜贯整个枢纽区。地震基本烈度为Ⅶ度。

（2）铜街子水电站水库诱发地震特征。铜街子水库1992年4月5日开始蓄水。翌日，大坝上游850m处的三分向地震仪即记录到库区地震。此后，随着蓄水水位的逐渐升高，地震的频度和强度也逐渐增大，到1992年7月17日在水库大坝下游福禄一带发生迄今为止库坝区的最大地震事件，Ms3.5级。其后地震活动略有减少，而到1994年12月地震活动再次强烈。

铜街子水库地震活动在空间上广泛散布于大坝上游6km至下游7km的大渡河沿岸一带，但从中可以区分出三个相对震中密集区，分别位于大坝及其下游福禄镇一带和上游铜茨一带。

位于水库下游约5km福禄镇一带，呈近椭圆形展布，长轴方向为NNW向。本区地震虽然密集程度小于大坝区，活动持续时间也不算很长（自1992年7月开始到1992年12月底基本结束），但库坝区内的最大历史地震和最大诱发地震事件，全都发生于该区之内，这表明本区有着独特的应力环境，既有利于天然地震活动，也十分有利于诱发地震的产生。

统计资料表明，库坝区内诱发地震的震源深度最大为27.7km，最小只有0.05km，且随蓄水时间的延长深度有逐渐加深的趋势。但从总体来看，绝大多数发生在P1y灰岩顶板以下0～5km范围内。库坝区内两次最大的诱发地震（1992年7月17日的3.5级和同年8月28日的3.3级），其震源深度约为1.2km，恰好位于P1y灰岩与P2u玄武岩的界面附近。

铜街子水库地震活动与库水位相关性良好。自1992年4月5日蓄水以后，4月6日便出现了一些微震活动。但大量的地震活动是自库水位于6月14日达到高程465.00m之后开始的，而且自此以后，地震活动与库水位变化的正相关对应关系表现得十分明显，几次较强的地震活动皆在库水位的峰值时出现，并形成了以1992年8月为顶峰的第一次活动高潮。

上述现象表明，465.00m是一个临界高程。当库水位高于该高程时，库坝区岩体结构面就将在附加的孔隙水压力的叠加作用下失稳破裂，从而导致地震活动的发生。

1）地质背景。铜街子水电站地处青藏断块东缘，属中高山峡谷与低山丘陵的过渡地带，马边地震带北侧，历史地震活动微弱，属Ⅵ度区。呈近南北向弧形展布的五渡溪—利店区域性大断裂是区内最大的断裂构造，它将研究区分为特征迥异的东、西两部分。西区地层由前震旦系至二叠系组成，褶皱、断层主要呈近南北向展布，且规模较大。东区地层较平缓，基本由二叠系、三叠系组成，构造则以呈近南北向、北东向和少量北西向展布的短轴背斜、向斜和规模不大的断裂为特征。(www.daowen.com)

铜街子坝区地应力凯塞尔效应测试资料、邻区马边一带的天然地震震源机制解均表明，该区最新构造应力场的最大主应力呈NWW向，三向应力状态接近潜在走滑型。在现今区域构造应力场条件下，五渡溪—利店断层南北两段活动性有明显差异，南段NWW向的利店断层具有不太强烈的以反扭走滑为特征的现今活动性，而呈近NS—NNE走向的北段则没有这类活动性。在此特定的地质条件下，铜街子水库坝区所在部位恰是一个局部构造应力集中区，从而为该区地壳岩体内较高地应力的形成提供了基本条件。

铜街子水库蓄水后与库水直接接触的地层除第四系外，主要有阳新灰岩（P1y），峨眉山玄武岩（P2u），P2s黏土岩，T1（ƒ+t）碎屑岩等。从区域水文地质资料可知，阳新灰岩喀斯特作用强烈，在库区铜茨—五渡溪一带大渡河岸边分布有暗河2条，大泉（流量大于50L/s）11处，是区内透水导水能力最强的含水层。其他地层的透水、导水能力与P1y灰岩比较起来要弱得多。

铜街子水库库区内P1y灰岩总体是向北、向东倾斜，在南、西部出露位置较高，接受降水入渗补给，向大渡河排泄，水库蓄水后对其水动力场影响不大。

铜街子水库大坝建在一个近NS向大型宽缓复式背斜（两翼倾角8°左右）核部P2u玄武岩之上，背斜轴向北倾伏，顺大渡河谷延伸至青杠坪一带倾伏而在地表逐渐消失；因而背斜核部的P1y灰岩出露于大坝南侧的库区范围内直接与库水相通，直接接受库水的渗入补给，向东和北东方向倾伏插入盆地之下，被其上的P2β—T1（ƒ+t）巨厚的弱透水层覆盖而形成承压水盆地。在此种水文地质结构条件下，水库蓄水后库水位的抬升，必将使地下水沿该含水层向北和向东地下深处渗流和传导水压。因而，铜街子水库区存在顺层型向地下深处和外围地区渗流和传导空隙水压的水文地质结构。

2）成因分析。工程区P1y灰岩沉积厚度350m左右，其上、下分别为透水性微弱的P2u玄武岩和O—C碎屑岩，因而呈层状产出。而自大坝上游1km处库区内出露的P1y灰岩，向北北东随平缓的喻坝背斜倾伏插入盆地之下，被其上覆的P2u-T1（ƒ+t）巨厚的不透水层覆盖而形成承压水盆地。据区域地质资料，在福禄一带，P1y灰岩顶板深埋于地表以下1200m处。

P1y灰岩在地表喀斯特发育强烈，从大渡河的河谷发育情况推测可能存在深度有限的深部喀斯特，显然在地表及近地表是透水性强的含水层。根据对四川盆地深埋于地下储存于二叠系和三叠系中（主要是碳酸盐岩）卤水的研究成果，卤水的成因既有随沉积作用封存下来的沉积水（古海水），也有后期甚至现代的大气降水渗入参与；而降水则主要是沿盆地边缘出露于地表的相应地层顺层渗入的，这其中也包括本区出露的P1y灰岩。由此说明本区P1y灰岩在地下深处的渗透性亦强于其上、下层位的非可溶岩层。位于河床之下的P1y灰岩显然是一个承压含水层。

水库蓄水后，库水通过出露于库区的P1y灰岩补给该承压含水层，以能量传递的方式使该承压含水层内的水头迅速抬升，增加作用于P1y灰岩中断裂面上的空隙水压力，使断裂面上的抗剪强度弱化，在一定的地应力环境条件下即可造成地震活动。

3）小结。鉴于水库诱发地震机制的复杂性和目前科技发展水平尚处于探索研究阶段，难以做到较确切的认识、预测和评价，但在前期监测和研究的基础上，从所处地质环境初步分析，其形成机制可概括为：有利的区域地下水循环条件，独特的地应力环境和较强的孔隙水压力效应等的综合作用。据水库诱发地震研究资料，其诱震强度常低于当地自然地震水平。据本次研究成果认为：坝区附近最大诱震水平在3.5级左右，可能延续时间18年，从5年运行中出现两次诱震高潮期，其最大震级均在此水平范畴，初步分析仅就水库诱发地震而言，对坝工建筑物不构成大的威胁。