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页岩气开采诱发地震及禁止开采的国际动态（转自唐春安教授）: 陈龙珠 2019-2-27 12:55; 【抛砖引玉】本博去年底开始注意收集我国页岩气田区域位置及其地震信息，如上篇博文附图，在川南页岩气开采较大的范围内-并非仅在日前造成2人死亡的荣县境内，近期还曾发生过5级以上的地震。较大范围的深层岩体被破坏，其在深度和水平方向到底会对地壳构造运动有多大的影响，应有合适的力学模型进行计算分析，不宜主要依靠历史地震的统计分析来做出断定。贫困山区民众的住宅抗震能力低，频繁的小震也会造成建筑结构的累积损伤，继而可能会在中强震时导致重大伤亡。因此，从生命重于经济的角度出发，在无足够可信的科学论证得出结论之前，不宜呼吁尽快恢复那一带的页岩气开采作业。以下截图，源自“2018 Vienna”微信群由大连理工大学唐春安教授昨日凌晨编发的部分信息，以供参考。; 个人分类: 防灾减灾|1208 次阅读|0 个评论

我国页岩气开采诱发地震风险评估结论如何？: 热度 1 陈龙珠 2019-2-25 07:59; 【后记】 2019.2.25自贡荣县又先后发生2次4 ~ 5级地震，已造成2人死亡。新京报讯，四川省地震局组织专家答记者问时表示，目前尚不能确定此次地震的发生与工业开采有关【不能确定，能否定吗？】。此次连续发生地震的震源深度都在5公里左右，人类工业开采活动达不到这一深度【当地页岩气开采劈裂深度具体是几公里？其影响深度又是多少？】，从目前掌握的情况看，仍然属于天然构造地震范畴，相关问题还需要进一步研究论证。后又讯，当天下午，荣县县委副书记、县长郑小清已当面向荣县群众宣布，【即日起，荣县全县范围内停止开采页岩气】。; 个人分类: 防灾减灾|1506 次阅读|1 个评论

三峡水库蓄水后的近场与远场地震诱发效应: 热度 8 qsqhopeiggcas 2018-10-16 09:51; 一、引子咱经常被朋友“投诉”，说电话不容易打通，这是因为咱一进入工作状态，手机会调成“静音”模式，一般也不常看。但通常快到饭点的时候，会瞄一眼，怕万一错过了有人请吃饭的机会，该有多遗憾呐。 10 月 11 日下午约 5 点半的时候，正在看手机，有位在宜昌工作的朋友打电话给咱，说宜昌秭归发生了两次有较强震感的地震（先 4.5 后 4.1 级），感觉好怕怕哦，让咱指点下迷津。在电话中简单说了两句，告诉他准备写篇博文详细扯扯，这几天有点忙，别着急云云。长期以来，由于对水库诱发地震和构造地震的机理不甚清楚，在江湖上不时流传着这样的传说：如三峡水库与汶川地震有关，紫坪铺水库诱发了汶川地震等【 1-2 】。然而，对资深科学家伙而言，这种“见风就是雨”的说法根本经不起推敲，随便举些例子就能一票否决，如在汶川地震区，紫坪铺水库建设前，该区曾发生了多次大地震，这如何解释呢？又如在宜昌地震区（三峡大坝在该区），三峡水库建设前，该区发生了多次强震，而在三峡水库开始蓄水后这么多年，该区未发生一次强震，这又该如何解释呢？一句话，只要有断层运动，只要某地震区当前地震周期有孕震锁固段，只要主震尚未发生，该区就会持续发生强震或大地震，水库蓄水仅是个影响地震活动性的 trivial 因素，其没有多大的“发言权”，该是把它拉下“神坛”的时候了。欲想更进一步了解水库诱发地震和构造地震的机理，且听下述分解。二、水库诱发地震类型主要与水库蓄水有关的地震，皆可称之为水库诱发地震，注意“水”是焦点因素，诱发地震范围一般包括：坝区、水库库盆或近岸范围内岩石破裂发生的地震(近场地震）。嗯，别拿“水”这个豆包不当干粮，事儿没那么简单，若让吃瓜群众明白，得分类按情况阐述。 2.1 地壳浅表部有岩溶发育的库区，在水的作用下，岩溶塌陷可引发地震。还有水下或库岸岩坡滑动、崩塌也能引发地震。此外，还有一些其他的诱发地震类型，在此不再赘述。由于这些地震一般震级不大，造成的危害较小，本文暂且把它们晾在一边。 2.2 地壳深部这里的深部一般指几公里至十几公里，再深的话，水难以渗进去了。这又分两种情况：第一种是水未深入到深部，则只有水体附加荷载作用，由于附加荷载随深度衰减较快【 3 】，到一定深度后，其对震源体的影响很小，可以忽略，故这种情况相当于没水库什么事儿，只有正常的构造地震。第二种情况是水渗入到了深部，则又分为 3 种情况：（ 1 ）水对某些非锁固段断层有活化作用，可引起断层内某些非均质体的破坏发生地震，但震级不大；（ 2 ）在水的作用下，若某些“死断层”中的锁固段因强度弱化而活化，也能发生地震，因水致软化效应有限，难以让“死断层”变为活断层，故这种情况较难发生；（ 3 ）在水的作用下，某些活断层中的锁固段，由于应力腐蚀作用会导致锁固段的加速破裂，这样地震频率会增加；另一方面，由于水能降低锁固段强度，起码在其体积膨胀点和峰值强度点处，发生的标志性地震震级会减小。孕震锁固段是地震区中积累高能量发生强震或大地震的载体，故本文仅关注情况（ 3 ）。需要强调的是，这种情况发生的地震，既有固有断层运动的作用（构造地震），也有水的作用（诱发地震），因兼而有之，实际上很难区分，但考虑到前者是主因，后者是次因，称为构造地震较合理些。三、三峡水库蓄水前后宜昌地震区的地震活动性特征以下，以宜昌地震区为例，看看三峡水库开始蓄水后，水渗入到断层深部锁固段中了吗？蓄水前后地震活动性有何变化？未来锁固段发生的标志性地震震级会受多大影响？为便于理解，这里先介绍个基本概念。我们提出的最小有效性震级 M v ，能最大程度地提取锁固段本身破裂事件，可理解为不小于 M v 的地震仅为锁固段破裂事件，而小于 M v 的为则包括锁固段和非锁固段破裂事件。这里进一步解释下， M v 一般不小于最小完整性震级 M c 。三峡大坝为混凝土重力坝，坝轴线全长 2309.5 米，坝顶高程 185 米，最大坝高 181 米，主要由泄洪坝段、左右岸厂房坝段和非溢流坝段等组成。水库正常蓄水位 175 米、相应库容 393 亿立方米。汛期防洪限制水位 145 米，防洪库容 221.5 亿立方米（引自中国长江三峡集团有限公司官网， http://www.ctg.com.cn ）。三峡水库蓄水时间与水位关系如图 1 所示，即 2003 年 6 月 1 日开始蓄水（ 135 米蓄水）， 2006 年 9 月 20 日按计划进行 156 米蓄水， 2008 年 9 月 28 日进行尝试性 175 米蓄水，随后又进行了两次试验性蓄水，并成功蓄水至 175 米正常水位。图 1 三峡库区 2002 年 11 月至 2013 年 6 月坝前水位变化曲线如图 2 所示，三峡大坝位于宜昌地震区内。宜昌地震区当前地震周期发生了 3 次可判识的标志性地震，分别为 788 年 3 月 12 日湖北房县西北 M S 6.5 地震、 1631 年 8 月 14 日湖南常德 M S 6.8 地震和 1856 年 6 月 10 日湖北咸丰 M S 6.6 地震（图 3 ）。看出来了吧，发生一次标志性地震有多难啊，该地震区为数百年哦。我们的研究表明，预计在下一次标志性地震（ M S 6.6~7.1 ）发生前，该区将发生不超过 M S 6.4 预震。目前，该地震区远离临界状态，估计没有大几十年的时间，该标志性地震不会发生。咸丰地震后，在 1932 年 4 月 6 日，该区曾发生湖北麻城北 M S 6.0 地震（预震），之后再无强震发生。顺便提醒下，未来本来有大事儿，但长期未发生强震的地震区，强震危险性会大增，为此建议有关部门先采取应对不超过 M S 6.4 地震的防范措施。上述 3 次标志性地震和强震都发生在三峡水库蓄水前，可归为正常的构造活动所致，表明地震并不需要水库的“帮忙”。选择 1856 年 6 月 10 日（ 1856 年 M S 6.6 标志性地震发生后）至 2018 年 10 月 12 日为时间窗口，分析三峡库区水位变化对宜昌地震区及涵盖三峡大坝研究区 M S ≥5.0 （ M v = M S 5.0 ）地震活动性的影响。图 2 宜昌地震区地震构造图图 3 宜昌地震区公元前 143.6.7-2018.10.12 之间 CBS 值与时间关系（数据分析时选取 M S ≥5.0 地震；误差修正已被考虑）若三峡水库蓄水渗入到了断层深部对孕震锁固段起作用，则能增强地震频度。由图 4 知，水库蓄水后，宜昌地震区分别发生了两次 M S 5.0 和 M S 5.1 地震，前者发生在 2008 年靠近四川绵阳的地方，可认为蓄水与其无关，为正常的构造地震；后者发生在 2013 年巴东，距三峡大坝较近（研究区内），但难以判明是库水参与下的构造地震还是正常的构造地震。由图 5 知，在研究区内，蓄水前后各发生了一次震中相距较近的 M S 5.1 地震。结合这两张图知，目前不能给出蓄水渗入到了断层深部对当前孕震锁固段起作用的结论。由于蓄水后的时间较短，仍需进一步观察才能知道分晓。如果蓄水渗入断层深部，进而能对宜昌地震区未来标志性地震的孕震锁固段起作用，则预期的标志性地震震级或为低值（ M S 6.6-6.8 ），否则可为高值（ M S 6.8-7.1 ）。咱再掰开了说说，若蓄水对锁固段起作用，其一是能降低标志性地震的震级，其二是或能使其发震时间提前。由于发震的早晚不是多大个事儿，该来的总会来的，但降低震级肯定是好事儿，这对三峡大坝未来几十年内的抗震安全有利。图 4 宜昌地震区 1856.6.10 -2018.10.12 之间 M S -t 图（ M S ≥5.0 ）图 5 涵盖三峡大坝研究区 1856.6.10 -2018.10.12 之间 M S -t 图（ M S ≥5.0 ）小结下，在某地建设水库基本上无需考虑水库诱发地震的影响，仅考虑在水库使用寿命范围内、所在区域构造地震的发震潜力即可。至于如何评估，可参考我们提出的地震危险性评估新方法【 4-5 】。四、讨论基于上述认识，接着讨论汶川地震与三峡水库的关系问题。学过岩体水力学的童鞋们知道，库水通过较完整的岩体渗透不了多远，但沿着深部连通性较好的不连续面能渗透的较远，但总是有限度滴。若三峡水库的库水能渗透到龙门山断裂带，推测得沿康拉德界面这个渗流通道运移才有可能（考虑汶川地震的震源深度），但这个面并非连续分布，其连通性时断时续，所以说在短短几年内内库水能渗透到龙门山断裂带，进而引发汶川地震（该震的孕育过程参见【 2 】），纯属无稽之谈。我们的研究【 1 】表明，近邻的紫坪铺水库库水并未渗入到龙门山断裂带深部，更何谈遥远的三峡水库呢？汶川距离三峡大坝超过 700 公里，距离水库尾端的重庆也有 300 多公里，这么远的距离，三峡大坝背不上汶川地震的黑锅。即使退一万步讲，若汶川地震与三峡水库有关系，则三峡水库无意中起到了降低潜在的汶川地震震级的作用（汶川地震的发生是必然事件），从而减轻了地震灾害，是“无名英雄”，其何罪之有！嗯，对头，是该为三峡水库蒙受的“不白之冤”“平反昭雪”啦。咱在此强调下，要搞清楚任何水库与地震的科学问题，必须从地震机制及其规律出发才能得出正确结论，除此别无他途。参考【 1 】紫坪铺水库蓄水渗入到龙门山断裂带深部了吗？ http://blog.sciencenet.cn/blog-575926-1107528.html 【2】揭示汶川地震演化过程之谜 http://blog.sciencenet.cn/blog-575926-1109607.html 【3】浅谈流体注入诱发地震的机理 http://blog.sciencenet.cn/blog-575926-1123257.html 【 4 】《雄安新区地震危险性评估》文章之导读 http://blog.sciencenet.cn/home.php?mod=spaceuid=575926do=blogview=mefrom=spacesearchsubmit=yes 【 5 】我组研究成果被《河北雄安新区规划纲要》采纳 http://blog.sciencenet.cn/blog-575926-1114384.html; 个人分类: 科研随想|9032 次阅读|39 个评论

浅谈流体注入诱发地震的机理: 热度 2 qsqhopeiggcas 2018-7-10 15:39; 最近，看了几篇包括 NS 论文在内的有关流体注入诱发地震的文章，本来想写个事后 “ 审稿”的 Comments ，但具体问题具体分析意义不大，因为这个话题涉及到对地震机理认识的根本性问题，有一定的共性，不如趁机扩大化，写篇科普性文章，大家深入讨论下，以压缩认识误区，深化对有关科学问题的认识。在页岩气开采涉及的压裂液高压注入、地热开采中的水注入、二氧化塔封存中的液态或气态物质注入地层过程中，或其后一段时间，在地下岩层中观测到了地震活动，不少学者对此已经发表了多篇 “ 热点” 文章。其中，注入诱发地震的机理是什么？能诱发多大的地震？地震活动能持续多长时间？地震活动主要取决于什么因素？这些是大家关注的普遍问题。本文谈谈自己的认识，期望能起到抛砖引玉的作用。不过，讨论任何问题，得有一个 “ 基准”，即按照什么基本原理为准则作为认识起点的问题。过去对天然地震搞了很多年，大牛们也提出了各种各样的观点，但哪种观点靠谱，并不取决于支持的人数多少，而取决于地震们的表现是投了 “ 赞成票”还是“否决票” 。鉴于 “ 二班人”的认识得到了广大“地震们”的支持，咱后续的分析就按以下认识进行。（1）能积累较高能量产生大地震的载体是断层中或被次级断层围限而成的锁固段，其具有强度高和尺度大的特征。（2）若断层仅有较软弱介质组成，能否发震（不管大小）的必要条件之一取决于其物质组成，若软弱介质中夹杂有较小尺度、较低强度的岩石（不能视为锁固段，能视为锁固段的得有一个力学上的匹配原则），若其破裂也能发生地震。（3）断层强度由断层内强度较高的非均质部位决定，有些学者认为超过断层摩擦强度发生地震的观点是错误的。从岩石力学原理出发，通常认为只要超过裂纹起始应力（弹性极限），岩石就开始破裂发生地震，只是到峰值点会发生一个较大的事件而已。（4）真正的“死断层” 不会发生地震，而有些 “ 死断层” 在流体注入的条件下会发生 “ 活化” ，当具备一定的物质条件时，也会发生地震。好了，若对上述认识没啥异议，咱就开始正题吧。 Ellsworth 【 1 】画出的示意图（图 1 ）很形象，咱就拿它为例 “ 举例说明”（实际注入条件、地层与断层分布情况要复杂的多）。图 1 （右上）是流体附加应力作用对断层作用的示意图。像水库诱发地震一样，一般认为单纯附加应力对地震的诱发作用微乎其微，可以忽略。其实，这事儿容易从力学原理上予以解释，学过《土力学》、《岩石力学》的童鞋们知道，荷载正下方地基附加应力随深度的增加（图 2 ）是衰减的，下覆岩层强度越大，衰减的越快。若断层距上面那个 “ 流体库” 有一定的距离，附加应力的诱震作用可忽略。图 1 流体注入诱发地震机理示意图【 1 】图 2 附加应力随深度的变化（来自网络，无商业目的，致谢！）咱把 “ 焦点” 移到图 1 左下，详细说说。在注入作用下，若岩石破裂就能导致地震发生。在实际操作过程中，有些注入井部位或邻近区域（实时或滞后一段时间）有地震发生，而有些没有，这是为什么呢？这依赖于注入压力、岩层强度与渗流通道情况。若岩石强度较高，或岩层渗流条件较好，注入压力达不到裂纹起始压力，可能观测不到地震活动，否则不然。若注入量大，且渗流条件好，那么流体作用会对一定距离范围内的断层产生作用，要说明白这事儿，还得分情况考虑。（1）若断层是 “ 死”的，且断层中有“锁固段” ，通常附加流体作用不能 “ 激活” 它，因为这点力量不够。（2）若断层是“死”的，且断层中有小尺度、低强度的非均质体（非锁固段），适当的流体作用能“激活”它，所以能够发震，断层能发生的最大地震取决于这些非均质体的强度和尺度，地震活动持续时间取决于非均质体的强度、破裂速率、及其数量。在这种情况下因为流体作用是“因”，后续的地震活动可视为“诱发地震”。 Schultz 等【 2 】观测到的加拿大 Alberta 省页岩开发水力压裂的地震活动延迟现象，可能属于这种情况。（3）若断层是“活”的，且断层中有“锁固段”，流体的两种主要作用得以充分体现：（ a ）加速锁固段的破裂，即地震活动频率增强；（ b ）降低锁固段强度，即起码会减小在其峰值强度点处的地震震级。显然，断层的构造运动是主因，后续流体的作用是次因，在这种情况下，难以分清在流体注入后较长一段时间该断层的地震活动是纯粹的 “ 天然地震”还是“诱发地震” ，因为其往往是 “ 两者兼有之” 。不过，从主因上看，这些地震归为 “ 天然地震”更合理些。还要注意到，地壳中不少断层往往有先存流体滴，从这种角度说，后续流体对断层的附加作用，可以忽略。（4）若断层是“活”的，且断层中有非“锁固段”存在。这种情况，与（ 2 ）和（ 3 ）有相似之处，读者可自行分析。最后，有一件事儿得强调下。我们的分析【 3 】表明，地球约从 1510 年起，地震活动已进入了活跃期。所以，分析某地区注入诱发地震活动性时，不能仅仅与过去的地震活动 “ 平静” 对比，得从某地区的地震构造和地震活动特点着手，找出诱发地震和天然地震的特征标识，进行甄别分析才有意义。如果做不到，那就属于 “ 无稽之谈”啦。有不少人认为，发表在 NS 杂志上的论文是高大上的、是 “ 正确”的化身。非也，发表在任何杂志上的论文，得靠 “ 同行评议”甚至编辑定夺，而评议意见是否靠谱，主要取决于对某件事儿的理解程度。理解不到位，即使通过同行评议发表的论文仍会 “ 错误百出” 。如果这些论文让咱审查，把上述意见一 “ 亮剑” ，足矣秒杀其在 NS 杂志上发表的可能。那么，看论文的价值是看什么呢？看内涵的理性程度、证据的无偏见性与普适性。再者，一篇论文的构成要素，例如注入诱发地震方面的文章，得起码有区域地层与断层方面的信息，得有断层结构方面的信息，得有渗流方面的分析，得有甄别 “ 诱发地震” 和“天然地震”方法方面的阐述，没有这些 “ 硬货”做支撑，仅靠现象描述和统计分析下结论，是不是太武断了？按照咱的看法，这些文章别说在 NS 杂志上发表了，恐怕在国际三流的杂志上发表都有困难。参考【 1 】 Injection-Induced Earthquakes William L. Ellsworth DOI: 10.1126/science.1225942 Science 341 (6142), 1225942 【 2 】 Hydraulic fracturing volume is associated with induced earthquake productivity in the R. Schultz, G. Atkinson, D. W. Eaton, Y. J. Gu and H. Kao DOI: 10.1126/science.aao0159 Science 359 (6373), 304-308. 这样的 NS 文章还有不少，感兴趣的读者可通过关键词搜索后通过 “ 下载神器” 下载阅读。【 3 】地球何时进入了地震活跃期？ http://blog.sciencenet.cn/blog-575926-1071193.html; 个人分类: 科普|10537 次阅读|4 个评论

科普：水库诱发地震不属于人工地震: 热度 1 zbt92 2013-9-16 07:04; 　　一、地震的概念及产生机理　　根据地震的成因，国家地震局把地震分为以下几种： 1 ．构造地震：由于地下深处岩层错动、破裂所造成的地震称为构造地震。这类地震发生的次数最多，破坏力也最大，约占全世界地震的 90% 以上。 2 ．火山地震：由于火山作用，如岩浆活动、气体爆炸等引起的地震称为火山地震。只有在火山活动区才可能发生火山地震，这类地震只占全世界地震的 7% 左右。 3 ．塌陷地震：由于地下岩洞或矿井顶部塌陷而引起的地震称为塌陷地震。这类地震的规模比较小，次数也很少，即使有，也往往发生在溶洞密布的石灰岩地区或大规模地下开采的矿区。 4 ．诱发地震：由于水库蓄水、油田注水等活动而引发的地震称为诱发地震。这类地震仅仅在某些特定的水库库区或油田地区发生。 5 ．人工地震：地下核爆炸、炸药爆破等人为引起的地面振动称为人工地震。　　二、水库诱发地震的荷载作用　　水库水体的重量会改变地壳的受力状态，引起地应力的某些调整（称为荷载作用）。不过这种作用非常有限，只会引起某些塌陷型的小地震，不可能引起板块间错动的构造地震。所以，我们国家地震局的地震分类，水库诱发地震不属于人工地震。　　注意：人工与天然地震的区别在于地震能量的来源。为什么说水库地震不是人工地震呢？因为，水库蓄水的能量不足以产生地震，水库水体的重量相对于地球来说，是微乎其微的。　　例如：三峡水库蓄水392亿（吨），但却分布在1000多平方公里的范围上，地壳平均每平方米承受的重量只有30多吨，每平方厘米的承压强只有3公斤多，还不如一辆载重汽车的轮胎对地壳的压力大。既然，汽车行驶从不会压出地震来，比它的压强还要小的多水库蓄水怎么可能压出地震来呢？要知道，人工地震“爆炸”产生的压强和能量密度，至少要比蓄水高数百倍。　　有人说，别管是作用在多大的面积上，但水库水体的总重量大。这种说法的逻辑不对，一场大洪水的总水量可能有上千亿，对地壳造成的总压力比水库还要大的多。但是，我们谁听说过“洪水可以，诱发地震呢？　　也有人说，水库中水的深度是不一样的，所以对地壳构成的压力不应按平均值计算。即便如此，由于构成水库岸坡和库底的是岩石和泥土，它们的比重都要比水大得多。此外，水库的上表面一定是水平的，因而，在单位的地壳面积上，水和土体的总体积是相等的。　　图1、水库水越深的部位实际对地壳的压强越小　　如上图所示，所以，整体上看水库和周围的土体对地壳构成的综合压力，实际上是水越深的地方，压强越小。因此，世界上无论是多么大的水库，蓄多么深的水，也不可能压出构造地震来。　　三、水库诱发地震的渗流作用　　水库蓄水后，通过基岩中的裂隙，产生了向地下的断层高压注水的效果，从而改变了地壳基岩局部的应变极限，或者说改变了原来板块之间的摩擦力（可称为渗透作用）。渗流是可以诱发地震的。国家地震局之所以把“水库蓄水和油田注水引发的地震”统称为“诱发地震”，也说明国家也认为水库诱发地震的机理是渗流，而不是蓄水的压力。　　为什么水库蓄水或者油田注水会诱发构造地震呢？这里我们先要看看构造地震的机理。　　3.1、板块构造地震　　在地球的最外层，由地壳和地幔最上部分构成的厚约几十千米的岩石圈。由于地球内部的热运动，地球的岩石圈已分裂成为若干巨大的板块，像一个裂了缝的鸡蛋壳。　　至今地球的热运动都在继续，岩石圈板块也不断的沿着塑性软流圈上发生大规模水平运动（漂移）。板块与板块之间相互分离，相互挤压，或相互平移，引起了地震、火山和各种构造运动。我国西南地区由于受到印度洋板块与欧亚板块的挤压，不仅已经抬升出了青藏高原，而且还在继续不断的上升。　　当板块的飘移受到其它板块的阻碍之后，就会在板块间的断层之处产生变形并不断地继续能量。一旦所积蓄的能量使得该处的板块破裂，或者漂移的力量超过了板块间的摩擦力发生了板块间的突然错动，就会发生构造地震。　　3.2、水库诱发地震的机理　　断层地震爆发的原因，主要在于阻碍板块运动的地应力的积累、变化使断层处产生了突然的破裂或者错动。断层发生错动的条件在于，阻碍板块运动的应变所积蓄的地应力克服了断层之间的摩擦力。当断层的摩擦力越大时，需要克服摩擦力所积蓄的作用力就越大。这种情况下地震不容易轻易发生。然而，一旦发生后地震的能量也就比较大。如果断层之间的摩擦力越小，需要克服摩擦力的地震作用力就越小，越容易产生地震，但同时地震发生后所释放的能量也比较低。　　所以说，决定构造地震爆发时能量强弱的关键，在于断层之间的摩擦力。而水库蓄水（和深井高压注水）之所以能诱发地震，主要就是通过库水压力和渗流影响和改变了板块间的摩擦力。　　四、科学地认识水库诱发地震的利弊　　由于水库蓄水后将会加大地下渗流，水的侵润只能使原有的断层之间摩擦力有所降低。所以，水库触发的地震一般都会起到加速原有地震地区地震发生的作用。因此，如果科学的、辩证的看待水库触发地震的话，水库蓄水的结果，要么对原有的地震没有影响，要么就提前释放了正在孕育中地震的能量，从客观上避免了更大地震的发生。从这一点上来看，即使水库蓄水触发了地震，也应该具有提前释放能量，减小该地区原有地震震级的作用的有利一面　　上个世纪70年代，国外曾有过通过向深井高压注水的方式，使其提前释放地震能量最终能够减小地震灾害的尝试。但是，由于注水后诱发地震的时间和震级，人们还无法控制，容易引起公众的误解，所以，就终止了这种地震减灾的方式。　　在美国地质调查局的网站，仍有这样的解释“由于我们对地震机理的掌握还十分肤浅，尽管我们知道高压注水是有可能把大地震的能量提前释放，起到减小震级的作用，但是，我们毕竟还不能判断人为诱发出来的地震的量级到底如何。” 　　总之，由于我们现在对地质构造和触发地震的机理还并不十分深入。即使我们想要采用高压注水的办法让地震提早发生，我们恐怕也不知道怎么样注水，在什么地方注水，才能达到我们所预想的目标。然而，虽然目前我们还没有能力主动地、有意识的通过注水释放地震能量，但是，人造水库的蓄水却有可能在某种程度上，有意无意的起到了用高压注水触发地震，提前释放地震能量，并减小震级的减灾作用。　　另一方面因水库地震的震级往往能够都不大，所以，水库地震常常是利大于弊的。五、水库地震的震级都不会太大　　一方面，水库蓄水的时候，能有机会向板块间的缝隙渗水的机率本来就不太大。能正好赶上该板块处积蓄的能量已经较大的（甚至接近临界爆发的）机率就更小了。另一方面，由于地壳的构造，是一个随着底层的深度不同，从固态到液态的渐变的过程。在地下十余公里处，地层会有一个“脆韧转换带”。韧性的材料不可能还有缝隙存在，因此，任何缝隙的渗流，都不可能通过这个脆韧转换带。因此，水库渗流的影响深度是一定有限的（一般不可能超过地下10公里）。　　同时，在地壳（小于10公里深度）的表层，阻碍板块间运动的摩擦力也不可能积蓄起太大的能量。例如，地球上8级以上的地震，从来也没有发生在地下10公里以内的。如果以地下10公里为界，水库地震与特大地震没有交集。因此，从逻辑上分析，水库不可能诱发出特大型的地震。　　目前，实际记录到的水库地震也证明了这一点。全世界几十万座水库，只发生过6级以上的地震4次。5级以上的也只有十余次。4级以上的也不算多。绝大多数的水库地震都是3级以下的“无感地震”。也就是说，绝大多数水库地震不仅不会造成危害，同时还具有释放了地震能量的好处。　　六、关于水库地震的结论　　结论1：构造地震是不可能被水库压出来的，但可能会因为断层处的渗流诱发。　　例如：城市化的建筑群没有因为受力过重而诱发地震。美国丹佛市因为大量废水高压注入地下，却引发了长达数年的一系列诱发地震。　　很多百米以上的大坝，百亿库容以上的水库，反倒没有造成地震，而我国12米高的小坝，几十万库容的小水库，也能诱发出水库地震。　　结论2：水库诱发地震本质如同高压注水触发的地震，地震的能量来自于地球的板块运动，与水体的重量无关。　　结论3、水库地震一方面，具有时间、量级不可控性并有可能会带来一定的灾害，（具有有害的一面）；另一方面也具有提前释放地震能量，并减小震级的减灾作用（有利的一面）。　　结论4、由于水库地震的震级一般都不会太大，因而绝大多数的水库地震不仅不会造成危害，同时还释放了地震能量，减小了未来的地震危害。　　总之，水库诱发地震也是具有减灾作用的，我门科学的了解它、重视它，具有重要的社会意义。; 6428 次阅读|1 个评论

有不正常的地震吗？: 热度 2 cgh 2013-9-3 16:08; 有不正常的地震吗？很多人已经不耐烦地震相关部门对公众的言辞，很大一部分原因在于公众的印象里，地震原因的解释基本可以模式化，也就是一个地质过程。作为一个地球的运动规律，地震实在是正常不过了。如果某天地震部门说，某个地震是不正常的，那就真的值得关注了。那么，有没有不正常的地震呢？我可以明确地说，有！这就要定义什么是正常的地震了。没错，不受人为因素影响，按自然规律发生的事情都可以认为是正常的。不管人们有没有认识这些自然规律，受自然规律约束的事件都是正常的。只是，当人们没有认识到规律时，在人们的感官上是出乎意料的，于是被认为是不正常的。所以，天然地震都可以说是正常的，但是很多地震是出乎意料的！是的，只有出乎意料的天然地震！不正常的地震，可以概括为人工地震或者说诱发地震。最常见的是水库诱发地震和地下核爆，甚至可以更大地推广为其他引起地震动的事件。这些地震是人工制造的，当然没法用地质学的理论去解释，倒是可以用其他人文、社会、工程等去看待。当然，很多人已经习惯于把自己的认识当成规律，把出乎自己预料的事情当成不正常。问题是，出乎某些人的预料并不一定逃脱了别人的认识。要想正常认识，还是要拓展自身认识能力，提供认识水平，才能做到处事不惊。个人观点，地震不可怕，可怕的是怕地震，对地震无知！; 个人分类: 地震|2945 次阅读|4 个评论

关于水库诱发强震问题的一点辨析: 热度 2 陈龙珠 2011-6-8 21:34; 自汶川地震以来，经常会看到水库是否会诱发强震的争议。今日读报又看见院士论及三峡水库与诱发地震。从一些地震学科、水利工程专家发表的观点及其依据来看，大型水库蓄水后，其周边地区的地震活动频率会增大，但绝大多数属于中小震，从而得出了水库一般不会诱发强震的结论。对此，应该算是靠谱的。但是，在断裂带邻近区域的大中型水库，其诱发出较为密集的中小震，是否会激活或加速附近断裂带的潜在强震呢？至少目前诸多专家发表的观点和看法，对此类的可能性还不能断然否定的。这种激活或加速附近断裂带的潜在强震，应该还算水库诱发地震的范畴吧？在日常生活中，一同坐车通过一段不短的、崎岖不平的乡间公路，达到目的地时，年轻力壮的人下车后可能照样地能活蹦乱跳，但体弱年老的人，往往就得喘息半天才会缓过气来的。在老城改造过程中，新楼与旧楼，其抵抗临近工地打桩等建筑施工振动的能力，也是有别的。这些都是生活和工程力学中的常识了。; 个人分类: 防灾减灾|3038 次阅读|3 个评论

地球科学原理之12 诱发地震及冰川形成时的造海作用: rock6783 2009-3-18 19:43; 广东海洋大学廖永岩（电子信箱： rock6783@126.com ）根据前一回的地幔浮力面理论，我们现在来分析冰川形成时的造海作用。为了便于理解冰川作用的机理，我们先来分析一下诱发地震。诱发地震是人类活动引发的地震。主要有水库地震、矿山地震等。水库蓄水时，大量水转入，在水库处形成巨大荷载。根据地幔浮力面平衡原理，水库处将相对地幔浮力面下降，这样就引起水库处地面下陷而形成地震。矿山开采时，大量矿物（如煤炭）转出，在矿山处形成巨大卸载。根据地幔浮力面平衡原理，矿山处将相对地幔浮力面上升，这样就引起矿山处地面上升而形成地震。石油开采形成的地震和矿山地震类似。虽然水库地震和矿山地震的发震机理，目前尚有争议 (Gupta, 1992; Gupta, 2002; 秦四清和张倬元 , 1995) 。但地震界一致公认，印度的 Koyna 水库 6.4 级（ 11-12-1967 ） ( Gupta, 1985; Agrawal, 1972; Murthi, 1968 ) 和中国的新丰江水库 6.1 级（ 19-03-1962 ）地震 ( Chen and Talwani, 1998; Rui 1978 ) ，都是由于水库蓄水后引发的地震；德国东部 Suna 钾碱矿区 5.2 级（ 24-06-1975 ）和波兰 Lublin 铜矿区 4.5 级（ 24-03-1977 ） ( 张少泉等 , 1994) 及中国湖南邵东煤矿 3.2 级（ 04-09-1997 ）地震，都是由于采矿或采煤引起的地震 ( Gibowicz and Guterch, 1982; Gibowicz, et. al., 1981; Cook, 1970; 肖和平 , 1998) 。据统计发现（ 1981 ）： 10m 坝高 90m 的 11000 座大坝，发生水库地震的概率为 0.63% ； 90m 坝高 140m 的大坝，发生水库地震的概率为 10% ；坝高 140m 的大坝，发生水库地震的概率为 21% ( 易立新等 , 2003) 。这说明，水库地震的发生，明显与坝高和库容呈正相关；坝越高，库容越大，发生水库地震的可能性就越大。矿山地震，也与矿井深度和开采量正相关 ( 肖和平 , 1998; 陈德贻等 , 1996) 。 Koyna 水库蓄水 5 年后发最大震（震源深度 27 km ），新丰江水库蓄水 2 年后发最大震（震源深度 5 km ） ( 易立新和车用太 , 2000) 。水库地震，具有明显的滞后性，这说明水体对岩石的作用，是一种缓慢作用过程。水库区域能发生地震，就说明水库水体作用于岩石，已引起了岩石层的断裂。 Koyna 水库，库深 100m ，库容 2.78 10 9 m 3 ，库面积 1.15 10 2 km 2 ，玄武岩底质；新丰江水库，库深 97m ，库容 1.15 10 10 m 3 （约 1.15 10 13 kg ），库面积 3.9 10 2 km 2 ，花岗岩底质 ( 易立新和车用太 , 2000; 杨清源等 , 1996) 。这说明，象 Koyna 和新丰江水库这样的水深和库容（水体质量），能引起玄武岩或花岗岩岩石层断裂，引发 6 级以上的地震 ( 杨清源等 , 1996) 。从以上可以看出，虽然水库蓄水和矿山采矿，致岩石层断裂发生地震的机理，尚有待进一步研究 ( 秦四清和张倬元 , 1995) ，但水库蓄水和矿山采矿能致玄武岩或花岗岩层断裂，已是不争的事实。和诱发地震一样，冰川引起造海作用，也是由于巨大质量的转移造成的 ( Kivioja, 1967) 。因为水库地震的发生，明显与坝高和库容呈正相关；坝越高，库容越大，发生水库地震的可能性就越大。可以想象一下，假设南极不是冰盖而是一个水库，当一个水库贮水高度达到 2450 米，也就是 Koyna 水库或新丰江水库的坝高的 24 倍，你能保证这个超级水库不会引发地震吗？你能保证这个超级水库处不下沉吗？因为 90m 坝高 140m 的大坝，发生水库地震的概率为 10% ；坝高 140m 的大坝，发生水库地震的概率为 21% ( 易立新和车用太 , 2003) ，你估计一下，这个坝高 2450 米的南极巨无霸水库发生地震的概率是多少？所以，当面积 1.4 10 7 km 2 、重约 2.64 10 19 kg 、平均厚 2450m 、最厚处 4645m 的南极冰盖形成时 ( 秦大河和任贾文 , 2001) ，引起南极下陷，及引起地球岩石圈最易破裂处的花岗岩或玄武岩质岩石圈开裂，是很自然的。现以南极冰盖为例，分析冰川形成时的造海作用。南极冰盖未形成时，岩石圈和地幔处于流体静力学平衡状态（见图 3 ， a ）。当南极冰盖形成时， 2.64 10 19 kg 的海洋水转移至南极，引起海退；海洋岩石壳上的重量将减少，南极大陆岩石壳上的重量将大大增加（见图 3 ， b ）。因这种作用是缓慢进行的，地球将表现出明显的塑性 ( 刘本培和蔡运龙 , 2000) （见图 3 ， c-f ）。根据地幔浮力面平衡原理，南极冰盖下的岩壳将大幅度下降（见图 3 ， c-f ）。图 3. 南极冰川形成引起的造海过程 . A ，岩浆从洋中脊涌出； B ，南极冰川； C ，老岩石壳； D ，软流层； E ，由洋中脊处涌出岩浆形成的新海洋岩石壳 . 地球是一个密闭流体球体，岩石圈就是这个密闭流体的容器（见图 2 ）。根据流体力学原理，密闭流体在外力的作用下，流体不会或几乎不会被压缩；根据巴斯噶原理：施加压强于密闭容器内的流体，此压强无变化地传到流体的各部分及容器的器壁 ( 赵景员，五淑贤 , 1981) 。所以，当巨大重量的冰川引起南极岩石壳下陷时，将产生巨大的压强，流体地幔会把这个压强传至地幔的任何地方，并传至垂直于地壳的任何方向，且压强不变，方向向外（见图 3 ， b ）。这样，地球将在这个巨大作用力的作用下，向外膨胀（图 3 ， c-f ）。图 4. 洋中脊形成和海底扩张 . A ，海洋岩石壳外侧； B ，海洋岩石壳内侧； C ，岩浆流动方向； D ，海底扩张方向； E ，老洋底； F ，早期形成的新洋底； G ，较迟形成的新洋底； H ，最后形成的新洋底 . 地球向外膨胀时，地球表面积将增加；也就是说，冰川形成的巨大作用力，将利用类似水库地震或矿山地震形成时，致岩石断裂的机制，在岩石圈的某处（最易破裂处，一般为洋中脊），将其撕裂（图 3 ， c-e ）。为了释放压力，岩浆将会从破裂处流出（图 3 ， c-e ）。这样就形成了洋中脊，从而使海洋得到扩张（见图 4 ）。洋中脊逐渐流出岩浆（见图 4 ， b-e ），直至把冰川施加的压力全部释放完为止。这就是造海运动（见图 4 ， b-e ）。因洋中脊处岩浆的喷出，是由于流体的压力造成的，所以，洋中脊处喷出的岩浆，是比较容易流动的地幔深处类玄武岩岩浆的岩浆（见图 2 ， C ），形成的岩石是玄武岩。其实，大陆岩石壳处也有岩浆上涌，只是大陆岩石壳较厚，岩浆不可能涌出地面，只会浸入陆壳的裂隙而形成浸入岩。但这种岩石大多由地幔浅处较轻的中性或酸岩浆形成（见图 2 ， B ），多为高 SiO 2 岩石类，如花岗岩。冰川是逐渐形成的，洋中脊处的岩浆喷出，也是缓慢进行的，玄武岩岩浆喷出后凝固（图 4 ， b-c ），再喷出再凝固（图 4 ， c-e ）。从而使地壳扩张（图 4 ， b-e ）。南极冰盖对地球的作用，属于单极冰川作用，因北冰洋是海洋，冰川只能从一极挤压地球。若是双极冰川，冰川将从二极挤压地球。冰川一旦形成，冰川就会流动，巨大冰川的流动产生的力量是巨大的。所以，当在一极或二极形成的冰川，它流动时产生的力量一旦大于位于它下面的地壳的抗张力，将造成地壳的破裂。大陆板块一旦破裂，就会产生和海洋洋中脊一样的造海作用。随着新海洋的形成，引起原来大陆板块的解体。受不同岩石壳抗张力大小不同的影响，有的地方容易形成洋中脊式的海洋岩石壳扩张。有的海洋岩石壳或大陆岩石壳，只有当压力足够大时，才可能形成洋中脊扩张。也就是说，并不是所有的海洋的洋中脊都一定是同时或同等强度地喷发岩浆而形成造海运动。有的先，有的后，有的快，有的慢。先形成洋中脊的，洋底先扩张，后形成的，洋底后扩张，不形成洋中脊的不扩张。形成洋中脊强度大的，洋底扩张快，形成洋中脊强度小的，洋底扩张慢。在新解体的板块之间形成的洋中脊，也一样符合以上的变化规律。这样，地球表面海洋的分布和大小，将重新进行调整。有的海洋大小不变，有的海洋增大，有的海洋缩小；在原来没有海洋的地方，也会重新形成海洋。冰川的形成时具有造海作用，那冰川消融时会有什么作用呢？这种作用又是怎么起作用的？且听下回分解。未完，待续。下回预告：地球科学原理之 13 冰川消融时的造山运动参考文献：陈德贻，刘奇武，杨建明 . 湖南娄底煤田矿山诱发地震的分析 . 中国地震， 1996 ， 12 （ 3 ）： 325-330 刘本培，蔡运龙 . 地球科学导论 . 北京：高等教育出版社 . 2000. 8-303 秦大河，任贾文主编 . 南极冰川学 . 北京：科学出版社 .2001. 1-220 秦四清，张倬元 . 水库诱震机制新理论的探索断层带弱化与岩体软化效应诱震理论 . 工程地质学报， 1995 ， 3 （ 1 ）： 35-44 肖和平 . 煤矿诱发地震研究 . 华南地震， 1998 ， 18 （ 4 ）： 83-87 杨清源，胡毓良，陈献程，陈凌岳 . 国内外水库诱发地震目录 . 地震地质， 1996 ， 18 （ 4 ）： 453-461 易立新，车用太 . 水库诱发地震及其水文地质条件和诱震机理 . 中国地质灾害与防治学报， 2000 ， 11 （ 2 ）： 46-50 易立新，车用太，王广才 . 水库诱发地震研究的历史、现状与发展趋势 . 华南地震， 2003 ， 23 （ 1 ）： 28-37 赵景员，五淑贤 . 力学 . 北京：人民教育出版社 . 1981. 342-428 张少泉，关杰，刘力强，滕学军 . 矿山地震研究进展 . 国际地震研究进展， 1994 （ 2 ）： 1-6 Agrawal P. N. December 11, 1967 Koyna earthquake and reservoir filling. Bulletin of the Seismological Society of America, 1972, 6: 661-662 Chen Linyue, Talwani P. Reservoir-induced seismicity in China. Pure and Applied Geophysics, 1998, 153: 133-149 Gibowicz S. J. Droste Z., Guterch B., Hordejuk J. The Belchatow, Poland, earthquakes of 1979 and 1980 induced by surface mining. Engineering Geology, 1981, 17: 257-271 Gibowicz S. J., Guterch B., Lewandowska-Marciniak H. Seismicity induced by surface mining; the Belchatow, Poland, earthquake of 29 November 1980. Acta Geophysica Polonica, 1982, 30: 193-219 Gupta H. K. A review of recent studies of triggered earthquakes by artificial water reservoirs with special emphasis on earthquakes in Koyna, India. Earth-Science Reviews, 2002, 58: 279-310 Gupta H. K. Reservoir-induced earthquakes. Amsterdam: Elsevier. 1992 : 1-364 Gupta H. K. The present status of reservoir induced seismicity investigations with special emphasis on Koyna earthquakes. Tectonophysics, 1985, 118: 257-279 Kivioja L A. Effects of mass transfers between iland-supporter ice cape and oceans on the of earth and on the observed mean sea level. Bull Geodesy, 1967, 79: 283-288 Murthi N. G. K. The Koyna earthquake. Journal of the Indian Geophysical Union, 1968, 5: 11-14 （注：本地球科学原理系列，是根据廖永岩著，海洋出版社（ 2007 年 5 月）出版的《地球科学原理》一书改编而来，转载者请署明出处，请不要用于商业用途）; 个人分类: 地球科学|4940 次阅读|5 个评论

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标签: 诱发地震

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