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摘要：近年来随着我国水利工程建设的不断发展，水库大坝和大型水库的建设投资越来越多，数量也不断增加，特别是在复杂地质构造区域的建设逐渐增多，水库诱发地震的危险程度相应增加。本文主要从水库诱发地震的类型、基本特征以及诱发的可能性条件素等方面进行研究，并研究未来水库工作的发展趋势。
关键词：水库诱发地震；基本特征；诱发条件；诱发因素
中图分类号：X524文献标识码： A
水库诱发地震是一种异常的地震活动，通常指在當地库区某种特定地质条件下，水库排水或蓄水过程中，由于矿山坑道发生坍塌、修建水库、地下核爆炸或者人工爆破等外界诱发作用下，累积的岩体内应变能释放导致库区及其附近周边范围内发生的地震。早期在50年代末期，人们并没有过多的注重水库地震的发生与研究，直到60年代，全球范围内陆续报导了赞比亚——卡里巴、中国——新丰江、希腊——克雷马斯塔以及印度——柯依纳等大型水库地震，地震级别均＞6级，给人们的财产安全和生命安全造成重大损失，水库地震的破坏性才逐渐引起世界各地物理工作者和工程技术人员的关注，对水库诱发地震的研究越来越多。水库诱发地震涉及的内容非常广泛，对其研究包括工程地质学、结构抗震学、地震学以及水文地质学等多门前沿课程学科，目前对于水库诱发地震的成因、诱发因素以及诱发机制尚未明确。
水库诱发地震的类型及其基本特征
1.1水库诱发地震的主要类型
水库诱发地震的类型根据多成因理论主要分为地壳表层卸荷型、岩溶塌陷型以及构造破裂型三种类型：①地壳表层卸荷型水库地震：地震发生的震级通常不会超过3级，一般无明显的发生规律，只需要具备一定的水动力和卸荷应力即可在坚硬脆性以及断裂发育的岩体中发生。②岩溶塌陷型水库地震：震级通常不会超过4级，地震的发生和地下管道系统以及岩溶洞穴的发育有一定的联系，而且一般只会在水库中分布有碳酸盐岩的地段出现。③构造破裂型水库地震：震级比前两种类型强很多，可能在4.5级（中等）以上，大部分破坏性较强的水库地震都属于该种类型。
1.2水库诱发地震的基本特征
水库诱发地震是一类特殊的地震活动，在发震时间、地震频率、岩性条件、地震强度、断层性状、震中位置以及震源深度等方面与一般的地震活动都有所差异。
1.2.1发震时间及地震频率。水库蓄水环节与诱发地震的发生和发展密切相关。据统计，70%水库地震的初震时间在水库蓄水后2-24个月内发生，主震时间和初震时间接近的占39.1%，时间差距较大的占34.8%，时间相吻合的占26.1%，一般主震发生在初震后1至数月最多。
1.2.2岩性条件。一般由砂页岩和碎屑岩构建的库盆水库很难诱发地震，碳酸盐岩分布的库段极易诱发岩溶型水库地震，而一些坚硬性脆的结晶类岩体容易诱发震级较弱的水库地震，如玄武岩、片麻岩以及花岗岩等。
1.2.3地震强度。根据相关数据统计，岩溶塌陷型水库地震和气爆型水库地震的比例较高，一般最高震级在3级以下，世界全球范围内只有4例6级以上水库地震，16例5级以上水库地震。
2. 水库诱发地震的可能性条件研究
结合水库诱发地震的基本特征研究，水库诱发地震的可能性条件主要包括断裂渗透、断裂构造以及构造应力等地质构造条件，同时也包括库水渗透、库水压力以及非应力等水作用条件。
2．1地质构造条件
2.1.1断裂渗透条件。库水向库基岩深部渗透极易诱发地震，岩体裂隙和断裂构造的规模及其发育、岩石的类型对库水的渗透都有一定影响。首先对于分布最为广泛的碳酸盐岩类坚硬质脆类岩体，它们经过不断运动，构造会受到一定的拉伸、挤压和升降的压力，使岩体完整性受到破坏，极易出现节理裂隙、断裂破损以及岩体断裂现象，加上地下水和地表水的长期流蚀作用，也会加快岩溶在垂直和水平方向的发育，进而有利于库水的深部渗透。然后是花岗岩和火山岩，这两类岩体是继于碳酸盐岩节理裂隙以及断裂发育程度较高的岩体，在库域峡谷区，这些地质构造条件共同平行或交叉库轴时，库水极易从这些地带向库基岩深部渗透，并迅速扩散，一些具有含水能力的地质结构就会自动蓄水，从而软化岩石，进而在库岸及其周围地带构建积水区。长此以往，在水压力以及超孔压等水体渗透和荷载作用下，形成集中应力进行降低岩石的抗剪和抗压强度。
2.1.2断裂构造条件。一方面是由于大规模的断裂以及主干断裂带经过多次的构造运动，促使张扭性以及张性断裂的活动性增强。另一方面是由于位于中新生代的边缘或断陷盆地的垂直方向构造活动明显增强，导致岩体的主干断裂及其派生的分支断裂形成较宽的节理密集带以及各种劈理带增多。
2.1.3构造应力条件。本文所研究的构造应力主要指的是初始应力，主要是为水库诱发地震的发生提供干扰效应，一般主要是产生库水渗透效应和负荷效应，且数值较小。其抗剪强度比浸湿断层和干燥断层小得多，很难诱发4级以上震级地震。如果是在存在节理裂隙、断裂带的情况下，初始应力必须在几十兆帕的条件下才能达到4级以上。
2.2水作用表现形式
2.2.1库水渗透。库水的渗透作用主要体现在动水压力效应、水体荷载产生的张应力作用、孔压扩散效应以及由饱水岩体内产生的超孔隙水压力效应等方面。本文主要介绍水体荷载产生的张应力作用，根据相关的研究表明，库岸边缘主要表现的最大主应力是压缩性，而最小的主应力为拉伸性，库心周围的岩体最大。最小应力都表现为压缩性。同时在水体荷载以及岩体自身重力联合位移作用的情况下，岩体浅层的节理裂隙、断裂带等浅层面极易发生滑动，随水位升降的变化会使库水向库基层深部渗入，长期作用下，会有蓄水作用，形成新的应力带积累能量。
2.2.2库水压力。库水压力主要是指水库的库容以及水深等外部构造，加上水体荷载情况下产生的抗压、拉伸以及抗剪等水压力场，也会由垂直以及水平方向的位移进行形成的变形场。经国内外研究者对水库应力的研究计算，因水体的承载效应会让库心基底岩体达到最大沉降水平，导致库心和库岸及其周围岩体之间发生差异性的错位，进而破坏岩体内的应力平衡，从而产生荷载重力效应。
2.2.3非应力。水的非应力作用主要包括膨化作用、软化作用、泥化作用、溶蚀作用以及汽化作用等，本文主要对水体的软化作用加以具体阐述。在水库蓄水后会在水体荷载作用下，库岸边线的拉张应力会大大增强，也会形成体应变区，在水体的不断渗透以及地下表水不断运动扩散的作用下，体应变区的岩体会长期处于浸泡状态。久而久之，岩体会软化，岩体的抗压、抗剪强度也会相应降低。尤其是针对一些含有吸水性和可溶性较强的矿物质，部分年龄较小的沉积岩体，这些岩石的空隙一般较大，岩石的软化程度更明显。这些岩石中的粘土以及粉砂质颗粒遇水会急速膨胀，这种膨胀作用也会产生巨大的附加应力，导致岩石变形，破坏岩石的完整性。同时地下水会通过岩石的节理裂隙、断裂带深入岩石基底，在地热的作用下将液态水加温汽化，进而集聚能量。
3.对水库诱发地震未来研究展望
通过对水库诱发地震类型、基本特征以及可能性诱发条件的研究，未来我们可从以下几个方面加强研究深度。①应加强观测和研究目前水库地震诱发的实例。首先应全面收集全球各地历年来水库诱发地震的资料，具体研究不同地区、不同地段发生水库地震的主要诱因、次要诱因，并详细分析这些诱因之间存在的具体联系。②应加强库区排水、蓄水过程的监测。根据本文对水库诱发地震的基本特征研究显示，水位的升降变化与水库地震的发生时间以及活动性密切相关，尤其是在水位下降时，地震震级会达到最强。③可多做一些模拟实验。对于水库诱发地震的成因研究，研究人员可以结合相关的研究理论和以往已发生的地震实例，多设计一些模拟实验，将收集的数据通过计算在实验室进行定量研究，只需要规定一些边界条件，可反复操作实验进行研究。
综上所述，目前我国对于水库诱发地震的诱发机制尚处于探究、摸索阶段，对于水库诱发地震的特征、可能性条件以及其他诱发因素等应深入研究，尽量研究出可行性较强、定量化的预测模型，从而减少水库诱发地震对社会生产和人们生活带来的破坏性灾难。
参考文献
[1] 易立新．水库诱发地震理论及三峡水库诱发地震预测研究[D]．北京：中国地震局地质研究所，2011．
[2] 孔庆征．2011．乌溪江水库的地震地质条件及对有关问题的讨论[A]．见：国家地震局地震研究所． 中国诱发地震[C]．北京：地震出版社，140—147．
关键词：水库诱发地震；基本特征；诱发条件；诱发因素
中图分类号：X524文献标识码： A
水库诱发地震是一种异常的地震活动，通常指在當地库区某种特定地质条件下，水库排水或蓄水过程中，由于矿山坑道发生坍塌、修建水库、地下核爆炸或者人工爆破等外界诱发作用下，累积的岩体内应变能释放导致库区及其附近周边范围内发生的地震。早期在50年代末期，人们并没有过多的注重水库地震的发生与研究，直到60年代，全球范围内陆续报导了赞比亚——卡里巴、中国——新丰江、希腊——克雷马斯塔以及印度——柯依纳等大型水库地震，地震级别均＞6级，给人们的财产安全和生命安全造成重大损失，水库地震的破坏性才逐渐引起世界各地物理工作者和工程技术人员的关注，对水库诱发地震的研究越来越多。水库诱发地震涉及的内容非常广泛，对其研究包括工程地质学、结构抗震学、地震学以及水文地质学等多门前沿课程学科，目前对于水库诱发地震的成因、诱发因素以及诱发机制尚未明确。
水库诱发地震的类型及其基本特征
1.1水库诱发地震的主要类型
水库诱发地震的类型根据多成因理论主要分为地壳表层卸荷型、岩溶塌陷型以及构造破裂型三种类型：①地壳表层卸荷型水库地震：地震发生的震级通常不会超过3级，一般无明显的发生规律，只需要具备一定的水动力和卸荷应力即可在坚硬脆性以及断裂发育的岩体中发生。②岩溶塌陷型水库地震：震级通常不会超过4级，地震的发生和地下管道系统以及岩溶洞穴的发育有一定的联系，而且一般只会在水库中分布有碳酸盐岩的地段出现。③构造破裂型水库地震：震级比前两种类型强很多，可能在4.5级（中等）以上，大部分破坏性较强的水库地震都属于该种类型。
1.2水库诱发地震的基本特征
水库诱发地震是一类特殊的地震活动，在发震时间、地震频率、岩性条件、地震强度、断层性状、震中位置以及震源深度等方面与一般的地震活动都有所差异。
1.2.1发震时间及地震频率。水库蓄水环节与诱发地震的发生和发展密切相关。据统计，70%水库地震的初震时间在水库蓄水后2-24个月内发生，主震时间和初震时间接近的占39.1%，时间差距较大的占34.8%，时间相吻合的占26.1%，一般主震发生在初震后1至数月最多。
1.2.2岩性条件。一般由砂页岩和碎屑岩构建的库盆水库很难诱发地震，碳酸盐岩分布的库段极易诱发岩溶型水库地震，而一些坚硬性脆的结晶类岩体容易诱发震级较弱的水库地震，如玄武岩、片麻岩以及花岗岩等。
1.2.3地震强度。根据相关数据统计，岩溶塌陷型水库地震和气爆型水库地震的比例较高，一般最高震级在3级以下，世界全球范围内只有4例6级以上水库地震，16例5级以上水库地震。
2. 水库诱发地震的可能性条件研究
结合水库诱发地震的基本特征研究，水库诱发地震的可能性条件主要包括断裂渗透、断裂构造以及构造应力等地质构造条件，同时也包括库水渗透、库水压力以及非应力等水作用条件。
2．1地质构造条件
2.1.1断裂渗透条件。库水向库基岩深部渗透极易诱发地震，岩体裂隙和断裂构造的规模及其发育、岩石的类型对库水的渗透都有一定影响。首先对于分布最为广泛的碳酸盐岩类坚硬质脆类岩体，它们经过不断运动，构造会受到一定的拉伸、挤压和升降的压力，使岩体完整性受到破坏，极易出现节理裂隙、断裂破损以及岩体断裂现象，加上地下水和地表水的长期流蚀作用，也会加快岩溶在垂直和水平方向的发育，进而有利于库水的深部渗透。然后是花岗岩和火山岩，这两类岩体是继于碳酸盐岩节理裂隙以及断裂发育程度较高的岩体，在库域峡谷区，这些地质构造条件共同平行或交叉库轴时，库水极易从这些地带向库基岩深部渗透，并迅速扩散，一些具有含水能力的地质结构就会自动蓄水，从而软化岩石，进而在库岸及其周围地带构建积水区。长此以往，在水压力以及超孔压等水体渗透和荷载作用下，形成集中应力进行降低岩石的抗剪和抗压强度。
2.1.2断裂构造条件。一方面是由于大规模的断裂以及主干断裂带经过多次的构造运动，促使张扭性以及张性断裂的活动性增强。另一方面是由于位于中新生代的边缘或断陷盆地的垂直方向构造活动明显增强，导致岩体的主干断裂及其派生的分支断裂形成较宽的节理密集带以及各种劈理带增多。
2.1.3构造应力条件。本文所研究的构造应力主要指的是初始应力，主要是为水库诱发地震的发生提供干扰效应，一般主要是产生库水渗透效应和负荷效应，且数值较小。其抗剪强度比浸湿断层和干燥断层小得多，很难诱发4级以上震级地震。如果是在存在节理裂隙、断裂带的情况下，初始应力必须在几十兆帕的条件下才能达到4级以上。
2.2水作用表现形式
2.2.1库水渗透。库水的渗透作用主要体现在动水压力效应、水体荷载产生的张应力作用、孔压扩散效应以及由饱水岩体内产生的超孔隙水压力效应等方面。本文主要介绍水体荷载产生的张应力作用，根据相关的研究表明，库岸边缘主要表现的最大主应力是压缩性，而最小的主应力为拉伸性，库心周围的岩体最大。最小应力都表现为压缩性。同时在水体荷载以及岩体自身重力联合位移作用的情况下，岩体浅层的节理裂隙、断裂带等浅层面极易发生滑动，随水位升降的变化会使库水向库基层深部渗入，长期作用下，会有蓄水作用，形成新的应力带积累能量。
2.2.2库水压力。库水压力主要是指水库的库容以及水深等外部构造，加上水体荷载情况下产生的抗压、拉伸以及抗剪等水压力场，也会由垂直以及水平方向的位移进行形成的变形场。经国内外研究者对水库应力的研究计算，因水体的承载效应会让库心基底岩体达到最大沉降水平，导致库心和库岸及其周围岩体之间发生差异性的错位，进而破坏岩体内的应力平衡，从而产生荷载重力效应。
2.2.3非应力。水的非应力作用主要包括膨化作用、软化作用、泥化作用、溶蚀作用以及汽化作用等，本文主要对水体的软化作用加以具体阐述。在水库蓄水后会在水体荷载作用下，库岸边线的拉张应力会大大增强，也会形成体应变区，在水体的不断渗透以及地下表水不断运动扩散的作用下，体应变区的岩体会长期处于浸泡状态。久而久之，岩体会软化，岩体的抗压、抗剪强度也会相应降低。尤其是针对一些含有吸水性和可溶性较强的矿物质，部分年龄较小的沉积岩体，这些岩石的空隙一般较大，岩石的软化程度更明显。这些岩石中的粘土以及粉砂质颗粒遇水会急速膨胀，这种膨胀作用也会产生巨大的附加应力，导致岩石变形，破坏岩石的完整性。同时地下水会通过岩石的节理裂隙、断裂带深入岩石基底，在地热的作用下将液态水加温汽化，进而集聚能量。
3.对水库诱发地震未来研究展望
通过对水库诱发地震类型、基本特征以及可能性诱发条件的研究，未来我们可从以下几个方面加强研究深度。①应加强观测和研究目前水库地震诱发的实例。首先应全面收集全球各地历年来水库诱发地震的资料，具体研究不同地区、不同地段发生水库地震的主要诱因、次要诱因，并详细分析这些诱因之间存在的具体联系。②应加强库区排水、蓄水过程的监测。根据本文对水库诱发地震的基本特征研究显示，水位的升降变化与水库地震的发生时间以及活动性密切相关，尤其是在水位下降时，地震震级会达到最强。③可多做一些模拟实验。对于水库诱发地震的成因研究，研究人员可以结合相关的研究理论和以往已发生的地震实例，多设计一些模拟实验，将收集的数据通过计算在实验室进行定量研究，只需要规定一些边界条件，可反复操作实验进行研究。
综上所述，目前我国对于水库诱发地震的诱发机制尚处于探究、摸索阶段，对于水库诱发地震的特征、可能性条件以及其他诱发因素等应深入研究，尽量研究出可行性较强、定量化的预测模型，从而减少水库诱发地震对社会生产和人们生活带来的破坏性灾难。
参考文献
[1] 易立新．水库诱发地震理论及三峡水库诱发地震预测研究[D]．北京：中国地震局地质研究所，2011．
[2] 孔庆征．2011．乌溪江水库的地震地质条件及对有关问题的讨论[A]．见：国家地震局地震研究所． 中国诱发地震[C]．北京：地震出版社，140—147．