云南省糯扎渡水庫(kù)蓄水前后地震活動(dòng)性研究

1、云南省糯扎渡水庫(kù)蓄水前后地震活動(dòng)性研究摘要：采用2021年6月至2021年10月糯扎渡水庫(kù)地震臺(tái)網(wǎng)記錄的6300個(gè)地震，對(duì)水庫(kù)蓄水前后的地震活動(dòng)進(jìn)展分析，發(fā)現(xiàn)庫(kù)區(qū)蓄水后，地震頻度與水位同步增長(zhǎng)，地震活動(dòng)顯著增強(qiáng)，說(shuō)明庫(kù)區(qū)有水庫(kù)誘發(fā)地震發(fā)生。蓄水前后的地震活動(dòng)圖像顯示，瀾滄江上景谷、雙江交界處的小震活動(dòng)增加最為顯著，采用Hypodd雙差相對(duì)定位方法對(duì)該震群進(jìn)展了重新定位，定位后地震在空間上更為叢集，地震震源深度從020 km都有分布。該震群發(fā)生在窩拖寨斷裂上，該斷裂歷史上曾發(fā)生過(guò)5.3級(jí)地震，因此分析認(rèn)為，該震群的發(fā)生時(shí)間雖與水位相關(guān)，但可能是觸發(fā)了構(gòu)造地震，所以震源深度顯現(xiàn)的是構(gòu)造活動(dòng)的特征。

2、關(guān)鍵詞：糯扎渡水庫(kù)；地震活動(dòng)性特征；水庫(kù)地震；Hypdd雙差定位方法中圖分類(lèi)號(hào)：P315.7文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1000-0666202102-0189-070 引言自1931年希臘的馬拉松水庫(kù)4.7級(jí)地震后提出水庫(kù)誘發(fā)地震問(wèn)題后，20世紀(jì)60年代發(fā)生過(guò)幾個(gè)具有較人影響的水庫(kù)地震，分別為：1962年中國(guó)新豐江水庫(kù)6.1級(jí)地震及1967年印度的柯依那水庫(kù)6.5級(jí)地震，使得科學(xué)家們將水庫(kù)地震問(wèn)題作為一個(gè)科學(xué)問(wèn)題進(jìn)展較系統(tǒng)的研究，許多學(xué)者做了人量的探究性研究工作，使這一學(xué)科得到了迅速開(kāi)展Gupta，Rastogi，1976；Gupta，1985；丁原章等，1989。但水庫(kù)誘發(fā)地震是一個(gè)復(fù)雜的問(wèn)題

3、，受眾多條件因素影響，對(duì)水庫(kù)誘發(fā)地震的孕震過(guò)程及其機(jī)理認(rèn)識(shí)一直存在較火爭(zhēng)議，主要原因是缺乏對(duì)水庫(kù)地震過(guò)程及其有關(guān)現(xiàn)象的觀測(cè)研究，對(duì)水庫(kù)誘發(fā)地震機(jī)理，誘發(fā)和開(kāi)展過(guò)程研究尚處于推測(cè)階段毛玉平等，2007。不過(guò)隨著數(shù)字地震觀測(cè)技術(shù)誕生和應(yīng)用，水庫(kù)地震的研究也朝著縱深方向推進(jìn)。Roeloffs1988指出引起地震活動(dòng)的孔壓增加與湖水位變化的頻度與幅度有關(guān)，Simpson等1988將大型水庫(kù)注水后的地震響應(yīng)類(lèi)型分為延遲響應(yīng)和快速響應(yīng)兩種，Pradeep和Acree 1985研究了這兩種響應(yīng)類(lèi)型的地震活動(dòng)特征的差異。糯扎渡水電站位于云南省普洱市思茅區(qū)左岸與瀾滄縣右岸交界處的瀾滄江南北向峽谷地段，設(shè)計(jì)最火壩

4、高262.5 m，設(shè)計(jì)正常蓄水位高程812 m，水庫(kù)總庫(kù)容237.03×lO8 m3，庫(kù)長(zhǎng)214 km，水庫(kù)同水與上游人朝山水電站銜接，電站下游與景洪水電站相連，是瀾滄江中下流梯級(jí)規(guī)劃巾工程規(guī)模、調(diào)節(jié)庫(kù)容、裝機(jī)容量和發(fā)電量最人的電站，于2021年11月19日開(kāi)始蓄水。糯扎渡電站水庫(kù)地震監(jiān)測(cè)臺(tái)網(wǎng)于2021年6月建成，并開(kāi)始進(jìn)展地震監(jiān)測(cè)的工作。鑒于水庫(kù)工程的重要性，研究水庫(kù)地震事件的活動(dòng)特征是很有必要的。本文利用糯扎渡水庫(kù)臺(tái)網(wǎng)的根底地震資料對(duì)糯扎渡水庫(kù)蓄水前后的區(qū)域地震活動(dòng)性特征進(jìn)展比照研究，為研究水庫(kù)誘發(fā)地震提供科學(xué)根據(jù)。1 糯扎渡水庫(kù)地質(zhì)構(gòu)造環(huán)境糯扎渡水電站工程場(chǎng)地位于耿馬一瀾滄地震

5、帶和思茅一普洱地震區(qū)2個(gè)二級(jí)地震帶區(qū)之間，區(qū)域外圍控制性的主下斷裂有3組近南北向的瀾滄江斷裂，北西向的營(yíng)盤(pán)山斷裂、普文斷裂、木戛一謙邁斷裂、瀾滄一勐遮斷裂耿馬瀾滄斷裂南段、勐滿(mǎn)勐海斷裂和北東向的南汀河斷裂、瀾滄一孟連斷裂等。庫(kù)區(qū)構(gòu)造較發(fā)育，有近南北向的瀾滄江斷裂，北西向的幫東斷裂、謙六斷裂、平掌寨斷裂、白馬山斷裂、酒房斷裂、李子箐斷裂、肖塘斷層、麻栗坪斷裂、肖塘箐斷裂和北東向的窩拖寨斷層圖1。庫(kù)區(qū)主庫(kù)、各支庫(kù)的局部庫(kù)段分布在人范圍的碳酸鹽巖、塊狀花崗巖和塊狀石英閃長(zhǎng)巖地區(qū)；庫(kù)區(qū)斷裂多為逆斷或局部逆斷性質(zhì)，犬局部的斷裂穿越主庫(kù)或支庫(kù)，庫(kù)水吞沒(méi)斷層的現(xiàn)象較普遍。根據(jù)區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造資料，糯扎渡水電站西

6、部屬上芒播褶皺束，有近南北向的小青乃向斜、東西向的龍?zhí)断蛐保瑬|部為近南北向的上芒播背斜。在水庫(kù)的庫(kù)首段的東側(cè)出露海西晚期混合花崗巖，西側(cè)出露下元冉界角閃巖、黑云巖混合巖和花崗閃長(zhǎng)質(zhì)混合巖。庫(kù)區(qū)出露上三疊統(tǒng)花崗巖、礫巖及巖屑砂巖；在外圍出露中侏羅統(tǒng)粉沙質(zhì)泥巖、鈣質(zhì)泥巖。由于庫(kù)區(qū)及周邊復(fù)雜的地質(zhì)構(gòu)造，歷史上就是地震多發(fā)區(qū)，如圖1所示。李志祥等2021曾采用概率計(jì)算方法得出糯扎渡水庫(kù)蓄水后將發(fā)生水庫(kù)誘發(fā)地震，可能的最大震級(jí)為5.5級(jí)。2 糯扎渡水庫(kù)蓄水前后地震活動(dòng)分析2.1 資料選取水庫(kù)地震的選取范圍，目前尚無(wú)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，一般按照天然地震活動(dòng)與誘發(fā)地震的空間分布特征來(lái)考慮。李永莉等2021選取的范圍為

7、庫(kù)區(qū)20 km內(nèi)，也有研究選取庫(kù)區(qū)50 km范圍，如毛玉平等2021和王紹晉等2005對(duì)云南漫灣水庫(kù)和人朝山水庫(kù)的研究；李家榮1999將在水域外20 km范圍內(nèi)引起的異常地震定義為水庫(kù)誘發(fā)地震活動(dòng)。歐作畿2005指出多數(shù)水庫(kù)地震具有以下特點(diǎn)：震中多集中在庫(kù)壩附近，一般集中分布在水庫(kù)岸邊幾千米至十幾千米范圍內(nèi)。震源深度較淺，一般在地表下10 km以?xún)?nèi)，個(gè)別達(dá)20 km，以47 km居多。陳章立小組的最新研究結(jié)果認(rèn)為水庫(kù)地震具有“雙十特征。本文選取從糯扎渡電站庫(kù)首段到庫(kù)尾段的瀾滄江水域外10 km范圍作為研究范圍，如圖2巾黑圈所示，時(shí)間段為2021年6月至2021年10月。同時(shí)考慮到定位的精度，只

8、選取了使用4個(gè)以上臺(tái)站定位的地震共6300個(gè)，其中糯扎渡水庫(kù)蓄水前2021年6月至2021年11月18日773個(gè)MT-1.1地震，蓄水后2021年11月19日至2021年10月31日5 527個(gè)ML-1.1地震作為研究樣本。2.2 地震活動(dòng)的空間分布圖2為研究區(qū)在蓄水前和蓄水后的地震震中分布情況。由圖2a可看出水庫(kù)蓄水前的三年多時(shí)間里的地震分布呈現(xiàn)為零散的自然分布，并且地震數(shù)目較少，ML2.0地震也很少，只有5個(gè)。但和圖2b比照后可看出，蓄水后的近兩年時(shí)問(wèn)內(nèi)地震明顯增多，尤其是庫(kù)壩區(qū)和庫(kù)區(qū)巾段，地震活動(dòng)增加明顯，蓄水前研究區(qū)內(nèi)地震有773個(gè)，而蓄水后有5527個(gè)。不儀弱震人量增加，而且ML2.

9、0地震也有顯著的增加，如圖3b所示。 2.3 地震頻度和強(qiáng)度與水位分析根據(jù)2021年6月至2021年10月31日糯扎渡水庫(kù)臺(tái)網(wǎng)的地震資料，無(wú)論是蓄水前還是蓄水后，研究區(qū)的地震活動(dòng)以弱震為主，特別是ML0.00.9級(jí)占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。蓄水前的觀測(cè)資料說(shuō)明，研究區(qū)地震頻度的月平均值為18.6次，而蓄水后的月平均值為239.9次，是蓄水前的13倍。由圖3可看出蓄水前的月頻度普遍小于50，而蓄水后地震開(kāi)始活潑。圖3為蓄水前后月頻度與水位的關(guān)系圖，糯扎渡水庫(kù)設(shè)計(jì)蓄水位高程為812 m，從2021年11月19日開(kāi)始蓄水后，水位一直都在上升，至2021年10月至最高水位811.92 m。糯扎渡水庫(kù)從2021年11

10、月19日至2021年7月，水庫(kù)水位變化很大，從610.33 m上升至765 m左右，由圖3可看出，蓄水初期2021年12月至2021年3月地震活動(dòng)平靜，與蓄水前無(wú)差異。隨著水位的不斷上升地震活動(dòng)活潑度不斷加強(qiáng)，地震活動(dòng)頻次不斷增加，尤其到了2021年6月地震頻次大幅上升，2021年7月最為活潑，月地震頻次到達(dá)503。至2021年8月水庫(kù)水位上升變緩，地震活動(dòng)也相應(yīng)地變?nèi)酰?021年9月至2021年2月水位變化都不大，但也在緩慢上升，由765 m上升至774 m，地震活動(dòng)變化也比較活潑。2021年37月地震活動(dòng)呈逐漸下降的趨勢(shì)，相對(duì)應(yīng)的水位值在774 m左右。2021年8月水位開(kāi)始明顯上升，至2

11、021年10月水位由775 m上升至812 m，地震活動(dòng)頻次也明顯活潑。由此可見(jiàn)，研究區(qū)的地震活動(dòng)頻次與水庫(kù)水位變化具有一定相關(guān)性。圖4為ML2.0地震的M-t與水位的關(guān)系圖。由圖可看出蓄水前的MT2.0地震很少，只有5個(gè)，分布也無(wú)規(guī)律，最大為發(fā)生在庫(kù)區(qū)中段的ML3.1地震。蓄水后發(fā)生的最人地震為景谷ML 4.5地震，發(fā)震位置在糯扎渡水庫(kù)庫(kù)區(qū)上游，這是糯扎渡水庫(kù)地震臺(tái)網(wǎng)建成后所發(fā)生的最火地震。蓄水后ML2.0地震有79個(gè)，由圖2b可看出蓄水后的ML2.0地震人多分布于庫(kù)壩區(qū)及庫(kù)區(qū)上游。如圖4所示，蓄水后ML2.0地震開(kāi)始增多，2021年6月至2021年4月ML2.0地震尤為密集，此時(shí)間段又可分

12、為3個(gè)階段，即2021年6月至2021年8月上旬，2021年9月中旬至2021年1月上旬，2021年1月下旬至2021年4月。第一階段糯扎渡水庫(kù)水位由 725.5 m上升至767 m，第二階段水位由767 m上升至775 m，第三階段水位由775 m下降至771 m，又上升至775 m。此3個(gè)階段的間隔時(shí)間里都沒(méi)有ML 2.0地震，水位都保持一個(gè)數(shù)值上下變化。綜合上述資料分析，糯扎渡水庫(kù)蓄水后，庫(kù)區(qū)的地震活動(dòng)明顯增強(qiáng)，頻度和強(qiáng)度都有顯著增加。且地震頻度和強(qiáng)度于2021年6月都明顯進(jìn)步，雖然糯扎渡水庫(kù)是從2021年11月19日就開(kāi)始蓄水，但水位到達(dá)一定高度后、蓄水量到達(dá)一定量級(jí)后，地震活動(dòng)與水位

13、才開(kāi)始相關(guān)。地震頻度與強(qiáng)度的明顯變化都伴隨著水位的變化，雖然地震并不是都發(fā)生在水位變化劇烈的時(shí)期，但是水位都有變化，所以地震頻度及強(qiáng)度的變化和水庫(kù)水位有一定的對(duì)應(yīng)關(guān)系。3 景谷雙江小震群2021年6月1日至9月17日在云南省景谷縣和雙江縣的交界處持續(xù)發(fā)生小地震，隨后在2021年9月18日發(fā)生了景谷M4.2地震，將此時(shí)段的地震統(tǒng)稱(chēng)為景谷雙江小地震群，該震群的震中分布見(jiàn)圖5a。由于定位結(jié)果中的經(jīng)緯度只保存到小數(shù)點(diǎn)后兩位，故在圖中呈現(xiàn)為整齊的分散的棋盤(pán)形式。地震事件的準(zhǔn)確定位是研究水庫(kù)地震發(fā)生環(huán)境及機(jī)理的根底，而深度的準(zhǔn)確測(cè)定是提醒特定屬性的水庫(kù)體系在庫(kù)水的動(dòng)態(tài)加載過(guò)程中庫(kù)區(qū)下部介質(zhì)和應(yīng)力場(chǎng)發(fā)生響應(yīng)

14、的重要“云圖陳翰林等，2021。應(yīng)選擇Hypodd雙差定位方法對(duì)該震群進(jìn)展了重定位，為了保障定位結(jié)果的可靠性，所選擇的數(shù)據(jù)為4個(gè)以上臺(tái)站定位的地震事件共991個(gè)。重定位后的震中分布如圖5b所示，與初始定位結(jié)果相比，震源位置在重定位后空間分布上更為集中，更突出其叢集性，而重定位前的結(jié)果那么比較分散。重定位前后都可看出此震群主要分布在窩拖寨斷裂上，由圖1可看出窩拖寨位于糯扎渡水庫(kù)庫(kù)區(qū)范圍內(nèi)，據(jù)瀾滄江糯扎渡水電站地震平安性評(píng)價(jià)報(bào)告中指出窩拖寨斷裂現(xiàn)今構(gòu)造活動(dòng)不明顯，但沿?cái)鄬拥牡卣鸹顒?dòng)有密集成帶的現(xiàn)象，并伴有中等強(qiáng)度的地震發(fā)生。在云南地區(qū)歷史地震目錄中，自云南臺(tái)網(wǎng)建成以后，沿窩拖寨斷裂確實(shí)有密集成帶的

15、地震活動(dòng)發(fā)生，并伴有M4.05.0中等地震發(fā)生。圖7為選取19862021年窩拖寨斷裂附近23°23.5°N，99.8°100.2°E的地震事件的M-t圖及月頻度圖，從圖中可以看出1990年、19921994年均有密集的地震活動(dòng)，且都有一個(gè)M4.05.0中等地震相隨。所以此次小震群與之前所查閱的歷史地震有著相似的特征，同樣是沿著窩拖寨斷裂成叢集出現(xiàn)，并伴有一個(gè)M4.2地震。但是如圖7所示，此次震群的最人震級(jí)并末超過(guò)該地區(qū)的本底歷史地震日錄中最大的地震為M5.3。圖7b與圖3b相比較，可以發(fā)現(xiàn)雖然圖3b為整個(gè)研究區(qū)ML2.0地震的頻度，但是兩幅圖中所示ML

16、2.0地震發(fā)生的頻度最火值相差不多，所以月頻度也并未超過(guò)該地區(qū)的本底。圖6a為重定位前的地震震源深度，從圖中可以看出深度主要分布在510 km，且大局部分布在10 km處，這是因?yàn)槿斯ざㄎ卉浖脑O(shè)定為假設(shè)震源深度5 km，那么自動(dòng)跳至10 km，至2021年10月才進(jìn)展了修改，深度不再門(mén)動(dòng)給出，所以圖巾所示序號(hào)800以后的地震深度主要分布在05 km。由圖6b可看出，重定位后的震源深度從020 km范圍內(nèi)都有分布，其巾89 km居多，隨時(shí)問(wèn)無(wú)太火變化。由區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造資料可知，窩拖寨斷裂走向北東，傾向南東，屬于逆斷層，由圖5a可看出震群震中分布區(qū)域至斷裂儀25 km，主要分布在斷裂的南邊。所以該

17、震群與窩拖寨斷裂有一定的關(guān)系。所以重定位后的震源深度，受蓄水影響，震源深度在010 km范圍內(nèi)的分布較多，但在1020 km范圍內(nèi)也有分布，所以這局部地震的出現(xiàn)與窩拖寨斷裂有關(guān)。4 結(jié)論與討論本文研究結(jié)果說(shuō)明，糯扎渡水庫(kù)蓄水前后的研究區(qū)的地震活動(dòng)特征有明顯差異，詳細(xì)表現(xiàn)如下：1云南省糯扎渡水庫(kù)在蓄水后，庫(kù)區(qū)地震大量增加，ML2.0的地震也大幅增加。且地震頻度及強(qiáng)度的變化和水庫(kù)水位的變化有一定的對(duì)應(yīng)關(guān)系，說(shuō)明蓄水后庫(kù)區(qū)有水庫(kù)誘發(fā)地震發(fā)生。2對(duì)蓄水后地震活動(dòng)表現(xiàn)較強(qiáng)的景谷雙江小震群采用Hypodd雙差定位方法進(jìn)展重定位，重定位后的結(jié)果相對(duì)于人工定位的結(jié)果在空間分布上更加集中，更具有震群的叢集分布特征。且重定位后的震源深度分布為020 km。