陈厚群：三峡大坝工程抗震安全和水库地震

　　水库地震大体可分两类： 

　　一类是库区没有发震断裂，库区附近一些沉积岩、石灰岩的溶洞或矿洞，因蓄水后水位抬高库水渗入而发生坍蹋等现象引发地震。此外，因地表岩石不完整有很多裂隙，库水的渗入会导致局部应力调整，从而引发地震。这类地震的震源很浅，已有震例表明，震级一般都不会超过3到4级，大多数都是人们难以察觉的微震，不会对当地居民的生产生活造成威胁。迄今绝大部分的水库地震都是这类可称之为非构造型的水库地震。 

　　另一种情况是库区及其周围约10公里范围内存在发震构造，且其应变的积累已接近临界状态，而库区又存在库水向发震构造渗透的水文地质条件，只有在具备这些地质背景的前提下，才能由于库水的“触发”而使发震构造孕育的地震稍提前发生。因为这类地震迟早是要发生的，并不是因蓄水造成的，所以是属于构造型水库地震。国际大坝委员会称之为“水库触发地震”。这类地震的震级可能超过5级而造成一定的震害，但其最大震级不会大于该发震构造的原有潜在震级。在大坝抗震设防中，已经考虑了所有有关发震断层对大坝可能产生的影响。 

　　目前国内外对包括水库地震在内的地震发生机理尚未完全搞清楚，正在深入研究中。对工程有影响的构造型水库地震的成因，其较为普遍被接受的解释是：主要由于库水沿发震断层入渗，导致其有效正应力减小及抗剪参数弱化，因而引发断层错动。限于库水渗透机制，水库地震一般在空间上限于库区第一分水岭内库岸5-10 km范围内，构造型的主震在时间上滞后于频发的前震，多呈“前震－主震－余震”型。对规模巨大的区域构造，库区的局部渗透能否引发大于6.5 级强震，也尚待探讨。 
我国内陆的地震都与发震构造有关，地震震源通常都在地表十多公里以下，构造型水库地震震源一般也在数公里以下。即使百米以上高坝，其库水重量在震源处产生的应力与岩层本身重量产生的地应力相比，也是微乎其微的。所以库水的重量是难以压出构造型地震的。 

　　3.2 三峡水库蓄水后的水库地震 

　　在三峡工程的论证阶段，对其水库蓄水后的水库地震问题进行了大量工作和深入研究。从地质构造和岩性条件分析【2】，库区干流可分为三个库段：从坝址至庙河的第一库段，段内无区域性和地区性断裂分布，地震活动微弱，结晶岩体透水性弱，不具备引发较强水库地震条件。从庙河至白帝城为第二库段，库段内有仙女山、九湾溪、高桥等断层。秭归—渔洋关、黔江—兴山两条中强地震带分别在上游17-30km、50-110km穿越干支流库盆，近30年来在距坝60km以远发生过5级左右地震。库区广泛出露石灰岩，岩溶发育，不能排除局部地段产生水库诱发地震的可能。从最不利的情况分析，即使距坝最近的断裂发生6级构造型水库地震，影响坝址的烈度也不超过其基本烈度Ⅵ度。白帝城以上为第三库段，地层由砂页岩、泥岩组成，透水性弱，断层少，规模小，地震活动微弱。某些库段虽有灰岩分布，但不具备引发较强水库地震的条件。 

　　早在三峡水库开始蓄水前二年的2001年10月，在重点监测的第二库段，就建成了以24个子台的数字遥测台网为主体的水库地震监测系统。此外，在库区由坝址至巴东库段两岸10km范围内的重点地段，布设了18个人工值守流动地震观测台。在水库蓄水前后，监测系统运行正常、管理规范、资料完整、分析到位，完整有效地控制了整个峡江段，特别是监测了从坝区到奉节县城两侧各(20-30)km内的地震活动性。这些工作为分期蓄水前后比较库区本底地震和分析水库地震积累了宝贵资料，提供了科学依据。 
监测结果表明，蓄水后库坝区微震频度明显增加，且与库水位呈现一定的相关性，显示了水库地震的特征。迄今所发生水库地震的地段都在预期范围之内，且绝大部分是发生在岩溶、矿洞分布地区、震级小于3级的的浅层微震。2008年11月22日发生在秭归屈原镇最大的4.1级震级也仍远低于预期值。 

　　3.3三峡水库蓄水和汶川地震无关 

    首先，汶川地震位于龙门山断裂带，属于青藏地震区、龙门山地震带，三峡工程库区属于华南地震区、长江中游地震带，龙门山断裂带和三峡工程库区两者在区域构造上并无联系。其次，汶川地震震中距三峡水库的库尾重庆市300km以上，距坝址则更在700km以远。三峡库区有厚度大的隔水岩层，封闭条件好，库水不可能渗透到几百公里以外远处。 

　　如前所述，构造型水库地震一般都为前震－主震－余震型，迄今全球已有的4个震级为6级以上的构造型水库地震都属此类型[12]，其发震断层都属易被库水触发的正断层或走滑断层。汶川大地震的主震发生在具有右旋性质的仰冲型断层带上，震源深度超过15km，且基本确认属主—余震型[13]。所以，从地震发生的序列类型、震源深度、断层破裂类型等方面比较，汶川地震均有别于水库地震。因此，可以认为，三峡工程的蓄水既不具有触发汶川大地震的条件，而汶川大地震也不具备水库触发地震的特征，三峡水库蓄水与汶川地震无关。 

　　陈厚群  （1中国水利水电科学研究院工程抗震研究中心）