誘發地震

誘發地震

誘發地震是指在特定的地區因某種地殼外界因素誘發而引起的地震。人類工程活動引起的地震。誘發地震可造成人員傷亡、建築物和工程設施的破壞、引起水患等,是一種環境工程災害。這些外界因素可以是地下核爆炸、隕石墜落、油井灌水等,其中最常見的是水庫地震。水庫蓄水後改變了地面的應力狀態,且庫水滲透到已有的斷層中,起到潤滑和腐蝕作用,促使斷層產生新的滑動。

分類

誘發地震地震
水庫蓄水,石油天然氣、鹽滷、地下熱(汽)儲的開發,廢液處理和油田開採中的深井注水,鑽進過程中的井漏,礦山抽、排水,固體礦床的開採和地下核爆炸等工程活動都可能誘發地震。按誘發因素可分為水(和其他流體)引起的誘發地震和非水誘發地震兩類。前者主要是由於的參與,改變了應力條件和降低了岩體結構面的摩擦強度而發震。後者是由於工程活動改變了地殼表層的應力分布,在某些應力集中部位發生破壞而引起地震。在各種誘發地震中,水庫誘發地震的震例最多,震害最重;其次是抽、注液誘發的地震和採礦誘發的地震。

水庫誘發地震

誘發地震水庫誘發地震
水庫誘發地震早在20世紀30年代就有發現。全世界已知有近百個水庫蓄水後誘發了地震,其中中國十幾個。水庫誘發地震在時空上與庫水位升降密切相關。一般蓄水後不久即開始出現微震。庫水位急劇上升至以前尚未達到過的新高程時,往往爆發地震。有時水位的驟然下降也會引發震群和較強地震。地震活動高潮或強烈的地震一般出現在水庫達到最高水位的最初一、二個蓄水周期的高水位季節。隨著時間的推移,地震活動逐漸趨於衰減。有些水庫地震可延續數十年。水庫誘發地震僅局限於水庫周圍幾公里範圍內,震中常出現在水庫的峽谷或基岩裸露地段,震源深度極淺,從幾公里至近地表。地震序列可分為震群型和主震型兩種類型。前
誘發地震水庫誘發地震
者沒有明顯主震,但可有地震活動高潮;後者一般有明顯前震期,震發生後,餘震活動低一陣高一陣趨於衰減。水庫發震機率隨壩高和庫容增大而明顯增高。

水庫誘發地震的原因和發震機制還在探討中。最早認為,水庫蓄水後,水體作為一種附載入荷或由於它引起的地殼變形,可能導致原來已處於不穩定臨界狀態的斷裂重新活動而誘發地震。經過計算和實際觀測,表明這種附載入荷和引起的變形量級太小。隨著注水誘發地震的現場試驗和室內岩石力學的研究,人們趨向於認為庫水的滲漏和水力擴散(傳遞)也許是誘發地震的主要原因。由於這些作用,增高了結構面間的孔(裂)隙水壓力,減小了有效應力;同時弱化了結構面間的物質,從而大大降低了結構面上的摩擦強度,使岩體失穩而產生地震。

氣候變化誘發地震

誘發地震富爾奈斯火山熔岩活動加劇
全球氣候變化可能是地震和火山爆發的誘因之一。至今,科學家還沒有找到2004年印尼海嘯的發生與海平面升高之間有聯繫的直接證據。但此次災難使科學家開始對氣候與地質學之間的關係發生了濃厚興趣。一些地質學家擔心,全球氣候變暖引起的冰河融化會釋放地殼裡被壓抑的能量,從而引發劇烈的地質變化,導致地震、海嘯和火山爆發等地質災難發生。

一立方米的冰重量接近於一噸,而一些冰河的厚度可以達到1000米,當冰河融化,壓在地表上的這些重量被去除,其下面的岩石長期承受的壓力和張力將會釋放出來,從而引發地質變化。加拿大阿爾伯塔大學地質學家派屈克·吳將這種影響很形象地比喻成用大拇指擠壓足球,當拇指對足球的壓力去除後,足球將回彈而恢復其本來的形狀。地球的組成結構非常黏稠,所以它的回彈速度很緩慢。

派屈克-吳認為,厚厚的冰河的重量給地球施加了很大的壓力,冰河的重量對地震起到了抑制作用,而一旦冰河融化,地震就將因此被引發。現在經常困擾加拿大東部的地震就是源於10000多年前的冰河時代產生的回彈。南極洲和格林蘭島表面所覆蓋的冰層的融化也將產生類似影響,而且其過程由於人類活動誘發的溫室氣體效應將被加快。

誘發地震冰河融化,地震就將因此被引發。
南極凍的融化已經引發了地震和地下土石流,雖然這些現象還沒有引起人們的重視,但派屈克?吳預計,氣候變暖將為地球帶來許多地震。當冰河融化,產生的水引起海平面升高,同時將增加海底所承受的壓力。海底承受的壓力增加,將影響其下面的地質構造運動。地殼比我們想像的更加敏感。已經有許多事例證明當水庫里盛滿水後,水的重量對地殼的壓力會引發不同程度的地震。當地震發生在水下,將會引起海嘯。

美國北卡羅來納大學的火山專家阿蘭?格拉澤當初發現美國加利福尼亞附近海域的火山與氣候之間存在聯繫時,也半信半疑。但在查閱了許多資料後,他發現:世界上許多地方,特別是地中海海域的氣候變化與火山活動之間存在關聯關係。他認為,當幾百米至一千米厚的冰河融化後,地殼上原來承受的壓力減小,這樣也使壓制火山噴發的壓力減小了,就會導致地殼裂縫,岩漿隨即到達地表,造成火山爆發。

格拉則表示,冰河融化對地質產生的影響主要是由於發生融化處承受的壓力減小,而海平面升高對地質所產生的影響居其次。這是因為冰河融化產生的水會流向整個大洋,僅僅只使海平面產生微米級升高。而融化當地的冰河會失去1000米的厚度,這種重量減少所產生的、對當地地質的影響,會遠遠大于海平面升高對海底地質的影響。

英國倫敦大學學院的地質學家比爾-麥克戈伊爾教授表示,將世界上所發生許多現象綜合起來分析,可以發現全球氣候確實對地震的頻率、火山爆發、海床崩塌等有直接的影響。這些影響以前就發生過,而且現在還在繼續發生中。

熱資源開發熱誘發地震

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近年來,地熱水、地熱資源開發利用倍受開發商和許多地方政府的青睞,也受到生活用戶的盲目歡迎。

地熱水,俗稱(誤稱)“溫泉水”。開採地熱水部分地滿足了一些地區的取暖和生活用水。一些地熱水被用做礦泉醫療用水和地熱發電用水。然而開採地熱資源帶來的嚴重惡果卻被忽視了。

存在於岩石層下的高溫水體資源明顯區別於普通淺表地下水。一般地下水距地表僅1 .200米,而地熱水體則位於深數十米、數百米甚至數千米的地殼岩石層中或岩石下。只有很少的天然地熱水自發湧出地表,這就是溫泉。

地熱水含有硫磺等各種礦物成分,不適於人類飲用,其溫度一般在25攝氏度以上,最高可達280攝氏度。地熱水體的存在位置說明地熱水是地球殼體的重要組成部分,根據地理常識判斷,地熱水具有緩衝地基岩石板塊應力的作用,並承受和分散地表壓力。在山脈地區和城市高層建築密集區域,地表壓力尤為巨大,因此該區域的地下熱水資源受破壞程度,將直接威脅到此類地帶的地理穩定性。

誘發地震地熱資源開發誘發地震
地熱水體與淺表地下水體不同,對後者的採集和利用造成淺表地下水體水位下降,可在用水後的水排放和蒸發、以天空自然降水(下雨、下雪、冰雹、霜露)和江河的河床滲水形式加以循環補充。而地下熱水在被人類強行鑽透深部岩層採集抽吸後,因自然降水難以進入地下熱水庫存,不能被循環補充,依人類之力決無可能恰如其分地使其得到補充和更新。當地熱水體被過分開採後,不可避免地產生岩層內及岩層下的水體空缺,導致大地的穩定性受到破壞,這將直接造成地震。因此,開發和利用地熱資源的熱潮將誘發地震,這等於自掘墳墓。

在網站搜尋引擎上鍵入“地熱水”字樣,可檢索到1300多個網址,其中絕大多數為中文網址,紛紛表達出有資源可利用的狂喜和躁動,獨缺對開發地熱水後果的清醒認識和科學評估。可見對地熱水資源的窮盡耗竭式開採利用已到了祖國大地難以承受的嚴重程度。

呼籲地理學界和環境保護部門認真研究大地環境保護問題,並制訂具體措施加以保護,除非地表自動流出的地熱水可利用外,嚴格禁止其他類型的地熱水開採,確保高樓密集的城市出現人為性的大地震。對地下熱水或礦泉水醫療效用進行嚴格的醫學試驗,以驗證地下熱水或礦泉水有無醫療效用,如有則該效應是否為獨特的及可替代的。

特點及預測

誘發

震中局限於工程活動的影響範圍內。震源深度極淺。據統計,已知的誘發地震最高震級:水庫誘發地震為6.5級,抽、注液誘發地震為5.5級,採礦和地下核爆炸誘發的地震為5級左右。由於震源淺,地震的地面效應比較強烈。極小地震即可有感,並伴有地聲。3級左右地震即可造成經濟損失和人員傷亡。4~5級地震的地表最高烈度可達Ⅶ度,6級地震可達Ⅷ度強。破壞性誘發地震的地面運動特點是振動周期短、振動垂直分量大而持續時間不長。

工程活動是否會誘發地震取決於場地的地質背景。特殊的岩性組合,有利於發震的斷層與不連續結構面的存在,適宜的水文地質條件,以及岩體應力狀態等,是誘發地震的必要條件。喀斯特的存在,也是極有利於水誘發地震的一種因素。根據誘發地震的地質條件,以及利用各種觀測手段獲得的地震前兆信息,可以進行誘發地震的中長期預測和短臨預報,採取相應的工程抗震措施。  

參考書目

1·《地震對策》 地震出版社 北京 1986 主編:郭增建、陳鑫連

2· 《地震地質》,1卷4期,1979。胡毓良、陳獻程:《我國的水庫地震及有關成因問題的討論》

3·《水庫誘發地震危險性評價》 出版社:中國標準出版社 征訂號:B21075 標準號:GB21075-2007

人類的災難:地震相關知識

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