关于诱发地震介绍

[拼音]：youfa dizhen

[外文]：induced seismicity

由于人类的活动而诱发的地震，特别是水库诱发的地震（简称水库地震）、地下核爆炸诱发的地震等。

最早发现于20世纪30年代，它是在特殊的地质条件下，由于蓄水改变了自然环境而引起的，至今世界上已有震例近百个。水库地震震源浅，震中多在库坝区附近，震级同坝高和库容有关。高坝大型水库蓄水后出现的水库地震活动，在诱发地震中是最危险的。至1983年全世界仅有的4次6级以上水库地震，均发生在坝高超过100米、库容超过27亿立方米的水库，最大的一次震级6.2级，震中烈度为Ⅷ度（见附表）。

根据现有的震例，有利于发生水库地震的地质条件为：库区存在规模较大的、近代仍有活动的陡倾角断层和易受水化作用的碳酸盐类、硅酸盐类岩石；库区岩体的完整性受到破坏，断裂发育，构造岩性不均一；断层的透水性能好，库水向下渗透有良好通道，周围有隔水层能保持一定承压的地质环境以及温泉分布区和地热异常区等。

水库地震不同于一般的构造地震，大多数地震活动同水库水位有对应关系（图1），一般在蓄水后不久便出现地震活动，且随水位上升其频度同强度也增高。大震往往在最高水位附近发生，大震后这种对应关系也会有变化。一般认为仅地震频度同水位相关，也有人认为地震活动主要同水位的增减速率有关。少数震例表明，蓄水起了抑制作用。

水库地震的震中大多数密集分布在库坝区和库区边缘（图2），而且沿隐伏构造带走向或破裂带断裂面延伸。地震时常伴有坠物或闷雷似的震声。震中烈度高于相同震级的一般构造地震，烈度衰减也较缓慢。地震序列多为微震群型，多数地震活动的持续时间很长，余震频度通常按指数衰减，衰减系数小于1，甚至几十年仍在活动。

水库地震的成因至今尚未完全弄清楚，但不少人认为哈伯特-鲁比(Hubbert-Rubey)理论是一个可能的解释。其要点如下：

在库水的动力作用下，库水向下渗透，增大了岩体内孔隙水压力，导致断裂面上有效应力减小和抗剪强度的减低。当断裂面上的剪应力值一旦超过其抗剪强度，便会发生地震。通常运用修正的库仑剪切破裂准则来表达，即断裂面抗剪强度：

τ=τ0+μ(Sn-P)，

式中τ0为常数，Sn为断裂面上的正应力，P为孔隙压力，μ为断裂面摩擦系数。

当孔隙压力因水库蓄水而增高时，断裂面的抗剪强度就会降低，从而容易产生滑动与诱发地震。

也有人认为水库地震是水体荷重在有利的地质地段形成应力高度集中所引起的；或者是构造应力在蓄水前已接近临界值，蓄水后由水体荷重的间接作用引起的。尤其是两个应力场的主应力方向相一致时，叠加起来的作用更大。其他如软化、溶解、吸附、膨胀、温度差异应力、应力腐蚀等库水对库区岩体断裂面的物理和化学作用也会造成岩石抗剪强度的降低，促使裂隙扩展与小震活动。极浅源的小震活动本身也会导致断裂端部的应力集中，出现向深部扩展的活动和引起更大的地震发生。

60年代中期，美国丹佛一口处理废液的3671米深井，在停止注液后发生了3次震级5级以上的地震，从而引起了人们对深井注水和抽水诱发地震的注意。

注水诱发地震的机制，不少人认为也可以用哈伯特－鲁比理论解释。1969年，美国地质调查局在兰奇利油田，首次进行了控制性注水诱发地震试验，证明了有效应力理论和修正的库仑剪切破裂准则得出的定量关系是存在的。

抽水诱发地震是由于孔隙水压力的降低引起岩石的差异性压缩、地面呈现沉陷和向心位移以及岩体内部三维应力状态的改变，破坏了原有的稳定条件所致。

在矿山开采过程中，局部应力场变化造成的岩石破裂直接引起的。其中包括塌陷（即岩石靠自重崩落）、岩爆(即岩石猛烈破裂并涌出坑道)、喷爆（即岩石中的气体夹杂岩块猛烈喷出）、岩炮（即岩石猛烈破裂和错动，但一般不危及坑道）等4类。采矿诱发地震的强度取决于开采的几何条件和速率。已有的资料表明，其震级范围在-6到5级之间。

60年代美国内华达州地下核爆炸试验之后，陆续发现诱发地震。这种地震活动很像大震后的余震，分布范围最远可达百公里，震源最深约几公里，最大震级不超过 5级。一般这种诱发地震只在高构造应力区域发生。

如地下核废料贮藏处的热破裂效应，河流和灌溉的水位变化等也能诱发地震。

诱发地震震源区附近的岩石力学性质和应力状态比较容易测定，是研究地震发生过程和探索控制地震途径的天然试验室。为了在特殊地质条件下的工程建设免遭诱发地震的危害，世界各国正在加强现场的有关实验研究。