库区任何小的地震活动都能及时捕捉
在湖北省4个较大的地震断裂带中,三峡大坝所处的鄂西就有高桥断裂带、仙女山-----九畹溪断裂带和远安断裂带3个,黄仲他们需要对这3个地震断裂带密切观测。
以全国断裂带的标准而言,尽管这些断裂带十分短小,一般只有数十公里,最长的仙女山-----九畹溪断裂带也只在160-180公里,但是因为三峡大坝位于附近,这让它们依旧成为重要的观测对象。尤其是仙女山-----九畹溪断裂带,自上个世纪70年代葛洲坝工程筹建以来已经被全国地震地质多个领域专家的脚印所踏满。如今,它也是宜昌地震台和长江水利委员会的重要监测对象。
三峡大坝建成以后,当地水库诱发的中小型地震趋于频繁,对仙女山-----九畹溪断裂带等地震监测重点区域进行监测并将有关监测信息迅速传递到国家层面,也成了这个宜昌震台十分重要的任务。
为了监测蓄水以后出现的水库诱发中小型地震,1997年,三峡工程专门建设了三峡地震监测台网,截止2014年底已经有20多个监测点。黄仲说,他们的监测数据和三峡地震监测台网的监测数据在湖北省地震局汇总,就能够为库区震情的监测提供比较可靠的依据。
“三峡库区任何小的地震活动,都能够被我们通过仪器及时捕捉到。”宜昌地震台台长黄仲表示。通过这种监测,黄仲他们也洞察到水库诱发地震的一些规律。比如三峡蓄水早期的时候,对岩溶的塌陷和废弃煤矿坑的塌陷,产生了0到2.0级之间的地震。但从严格意义上讲,这些只能称为由岩溶区溶洞的顶板塌陷和废弃煤矿坑塌陷引起的震动,并不能算作真正意义上的地震。
黄仲他们监测发现,三峡水库涨水时有小的地震,在退水的过程中也有一些中小型地震,而低水位运行期地震发生频率则要少得多。2003年三峡蓄水至2014年底,三峡库区共发生过4次4.0级以上地震,即2008年4.1级,2013年5.1级,2014年上半年的4.2和4.5级,这几次较大的地震,都是从最高水位向低水位运行过程中发生。
另外,宜昌地震台会同三峡地震监测台网的监测显示,无论是三峡水库蓄水期还是放水期,其中小型诱发地震都有一定的滞后性,即在蓄水或者放水到峰值或者最低值数天以后才诱发小型地震。
近年来,三峡库区诱发的地震引起了很多人对三峡工程诱发大型地震的担忧,黄仲说虽然近年来的众多中小型地震的确和三峡蓄水密切相关,但就总体而言,所有的地震都没有超过历史水平,这表明三峡工程并没有对当地的地质环境的稳定性造成不可逆转的破坏。
中国工程院院士、中国工程院三峡工程阶段性评估专家组组长沈国舫认为,2008年以前三峡水库就已经开始大量蓄水,5年间水面上升了109米,水压对岩层的调整已经完成,而从156米至175米再增加的19米水头变化,不会引起库岸地震地质条件的重大改变。尽管预计蓄水至175米高程后,库区地震的频度和强度会有所增长,但仍以微震为主,不会超过三峡工程论证中所预计的最大震级。
据了解,早在1958年,我国就持续不断地对三峡地区的地震活动情况进行了全面监测,为三峡工程坝址的选择提供了完备的数据与资料。长达几十年的科学论证和监测资料表明,三峡蓄水可能诱发的极限地震为5.5级至6级,破坏性不会很大,而且,可能发生这种极限地震的断裂带分别位于仙女山和九畹溪附近的深山老林,对三峡工程和周边地区的影响较小。
近年来,三峡库区相关检测机构一直持续在对三峡库区的地震情况进行检测,目前的信息显示,尽管三峡库区在蓄水以后地震发生的频率大大增加,但是基本上都是3-4级一下的小震,并且绝大部分是发生在岩溶与矿洞分布地区、震级小于3级的浅层微震。2008年11月发生在湖北秭归县境内的最大的一次地震,震级也只有4.1级,远低于预期值。
“50年连续不断的监测表明,三峡工程175米试验性蓄水不会诱发破坏性较大的地震。”长江水利委员会三峡勘测研究院地震研究监测处主任、高级工程师曾新平表示。
水库诱发地震:已经有了参考样本
水库诱发地震并不是一个新鲜事物,它是指因水库蓄水而诱使坝区、水库库盆或近岸范围内发生的地震,诱发成因主要有两类:其一是溶岩坍塌型,是指水库蓄水导致溶岩坍塌,此种类型最为常见,多为弱震或中强震;其二是断层破裂型,是指水库蓄水造成当地地质应力改变,致使断层破裂,其发生概率较低,但有可能诱发中强震或强震。
其实,对于水库诱发地震,中国已经积累了一些宝贵的观测数据和资料,其中最为典型的是针对广东新丰江水库诱发地震的长期观测。新丰江水库又名万绿湖,是华南最大的人工湖,总面积1600平方公里,其中水域面积370平方公里,是杭州西湖的68倍,大坝高124米,长440米,它也是世界上第一座经受六级地震考验的超百米高混凝土大坝。
1959年月10月,新丰江水库截流蓄水后不久,库坝区及附近就频繁发生有感地震,并且地震监测显示小震活动频度很高。而后,在地震监测人员的建议下,水库的大坝被及时进行了抗震加固。
1962年3月19日,新丰江大坝附近发生6.1级地震,震中离大坝仅1.1 公里,震中烈度高达Ⅷ度,这次地震使刚按Ⅷ
度加固的大坝出现了长达82米的水平贯穿性裂缝,发电机组和开关站均受损坏而停止运转。
研究表明,新丰江水库诱发地震就属于断层破裂型。此后,新丰江水库中小地震接连发生,频度很高。在此情况下,我国政府又决定按Ⅹ度对大坝进行第2 次加固,付出了高的经济代价。
但是与此同时,有关部门专门为新丰江水库建立了地震观测网,也正是从此开始,我国水库诱发地震的监测开始被予以重视并得到了很大的发展,其中一些重要监测和研究方法,为现在的三峡水库诱发地震监测提供了宝贵的资料。
黄仲认为,在未来一些年内,中小型地震依旧会随着三峡水库的蓄水和放水发生,但是未来随着三峡库区地质环境的趋于稳定,这种水库诱发地震就会减少。事实上,新丰江水库诱发地震自1962年的6.1地震以后,水库的诱发地震的强度就开始逐年迅速减弱。最近几年虽然发生了几次4级以上、5级以下的地震,但总体上水库诱发地震趋于平缓的趋势依旧没有变。
当然,三峡水库诱发地震未来在趋势上会呈现出什么样的具体变化,还有待黄仲他们和长江水利委员会的持续监测,这也是当前不能掉以轻心的事情。
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