洞发育的位置、形态和规模将是十分困难的。为了评价土洞对地基稳定的影响，这里介绍运用平 衡拱法来预测土洞高度 h。 设土洞发育在开敞型岩洞洞口之上，岩洞洞壁稳定，洞口宽度为 2a。据 M.M.普罗托加科诺 夫理论，可得土洞坍塌至天然平衡拱时的拱高 h，此即为土洞的高度。
    (8－9) 式中：b 为岩洞洞顶宽度之半；f 为土的坚固性系数。 无粘性土时， (8－10)
    有粘性土时， 式中： 为土的内摩擦角；C 为土的粘聚力； 为压应力。
    (8－11)
    2.裸露型岩溶区 裸露碳酸盐岩中浅部有隐伏溶洞时，地基稳定性的评价实际上是评价溶洞顶板稳定性问题。 溶洞顶板的稳定性与岩性、岩体结构面的分布及其组合关系、顶板厚度、溶洞形态和大小、洞内 充填情况、水文地质条件及建筑荷载的特点有关。其定量评价方法虽较多，但还很不成熟，现仅 介绍洞穴顶板坍塌堵塞法进行粗略计算。 在洞内无地下水搬运的情况下，溶洞顶板坍塌时，因坍塌体松胀其体积增大，当坍塌至一定 高度时，溶洞将被完全堵塞，顶板即不再坍塌，这时的坍塌高 h1 可用下式计算：
    (8－12) 式中：V0 为洞穴原体积；V1 为可能坍塌的岩体体积；K 为岩石的涨余系数，石灰岩一般为 1.2。 为简便计，设坍塌前溶洞为柱体，其高为 h0，底面积为 F，则柱体体积 塌后，可能形成穹窿或棱锥体，其体积。 由(8－12)式得 。顶板坍
    (8－13) 坍塌体也可为柱体，其体积 ，则得
    (8－14) 据经验，(8－14)式已足够安全，即洞穴的坍塌高度是原洞穴高度的 5 倍时，洞穴被全部堵 塞。当原洞穴顶板的厚度小于 h1 时，可认为是不稳定的。 此式适用条件是：①溶洞顶板为中厚层、薄层岩层且裂隙发育，顶板有可能坍塌的溶洞。② 仅知洞体高度 h0 时。
    五、岩溶地基的处理措施 当岩溶地基稳定不能满足要求时，必须事先进行处理，做到防患于未然。常视具体条件合理 选择以下措施。 (1) 挖填 当洞穴埋藏不深时，可挖除其中的软弱充填物，回填碎石、灰土、混凝土等，以 增强地基强度。 当基础下溶洞埋藏不深，其顶板又不稳定时，可炸开顶板，挖除充填物，回填碎石等。 粘性土地基局部有石芽突出时，可将石芽凿去，回填素土，以调整地基变形。 (2) 跨盖 当基础下有小溶洞、溶沟，落水洞时，可采用钢筋混凝土梁板跨越；或用刚性大 当基础下洞穴埋藏较深时，可通过钻孔灌注水泥沙浆、混凝土、沥青等，以 的平板基础覆盖，但支承点必须放在较稳定性好的岩石上：也可调整柱形基础的柱距。 (3) 灌注加固 (4) 桩基 堵填洞穴，溶隙，提高其强度，或防止洞穴进一步坍塌。 当基岩顶面起伏不平，其上覆土层性质较软弱，厚度又较大，不易清除时，可视 建筑物需要作支承桩(图 8－23)或摩擦桩。
    图 8-23
    处理石芽附近软土的支撑桩 对水、气的处理不能盲目填堵，应视具体情况合理疏导。主要有以下几
    1-支撑柱；２-凸起的 (5) 合理疏导水气 种措施：①供水或采矿时，抽排地下水的井孔不要过于集中，不要快速大量集中抽排地下水，应 使地下水位均匀的缓慢下降， 以免形成过大的水力梯度或真空腔。 同时， 井的进水管应作好反滤， 以减少泥沙流失。 ②不过量开采地下水， 水位下降不应低于溶洞顶面， 以保持岩溶水的承压状态。 ③开采地下水的方案合理，如有多个含水层时，尽量不采上部含水层的水。④在可能形成真空腔 的部位，安置通气管，利用充气法及时补充岩溶空腔中的气体，破坏其真空状态，避免形成塌陷 的条件。⑤在已产生部分塌陷的地区，要采取分流措施，作好地表水截流和堵漏防渗，防止地表 水及降水大量灌入地下，引起土体冲蚀，并扩大和加剧塌陷的发生。 (6) 绕避 (7) 强夯 处理的目的 本章小结 本章主要介绍溶蚀机理，岩溶发育的影响因素，岩溶渗漏、塌陷工程地质问题分析，渗漏及 塌陷处理措施。重点掌握岩溶渗漏和岩溶区地基稳定性的工程地质问题分析评价方法。 对已查明的洞穴系统或巨大的溶洞和暗河分布区，其稳定条件又很差时，在布置 覆盖型岩溶区上覆松软土，通过强夯法使其压缩性降低，强度提高，能减少或避 建筑物时宜绕避，重新选择地质条件良好的场地。 免土洞及塌陷的形成。当土层中存在隐伏洞穴时，可用强夯法将其破坏，以消除隐患，达到事先
    1、混合溶蚀效应的概念 不同成分或不同温度的水混合后，其溶蚀能力有所增强的效应。 ① 饱和溶液的混合溶蚀效应 指两种或两种以上已失去溶蚀能力的饱和水溶液， 在碳酸盐岩体内相遇， 混合后的溶液由原 来的饱和状态变成不饱和状态，从而产生新的溶蚀作用，继续溶解碳酸盐岩。 ②不同温度溶液的混合溶蚀相效应 如果有两种温度不同而饱和度相同的水相混合， 或一种水溶液由高温变为低温， 都可以加大 CO2 的溶解度，从而加强溶液的溶蚀能力，继续溶蚀作用。 2、影响岩溶发育的因素 (1) 碳酸盐岩岩性的影响 方解石含量越高， KV 越大；反之白云石含量越高，KV 越小。酸不溶物含量越高， KV 越小 (2) 气候的影响： 降水： ① 水直接参与岩溶作用，充足的降水是保证岩溶作用强烈进行的必要条件。 ② 水是溶蚀作用的介质和载体，充足的降水保证了水体的良好的循环交替条件，促进岩溶 作用的强烈进行。 气温： ① 气温升高，生物新陈代谢加快，土壤中有更多的 CO2 富集，但水中的 CO2 的溶解度减 小，不利于岩溶作用。 ② 气温升高，溶蚀速率增大，有利于岩溶作用。 总体上：气温升高有利于岩溶作用的进行。 温热潮湿的热带、亚热带地区：岩溶作用较强烈 高寒干燥的极地、寒带地区：岩溶现象不发育 (3) 地形地貌的影响 ① 平坦地区：地表径流弱，入渗强烈，有利于岩溶发育 ② 陡峭地区：地表径流强烈，入渗弱，不利于地下岩溶发育 ③ 突起地区：地下水位深，包气带厚度大，垂直岩溶发育 ④ 低洼地区：地下水位浅，汇水地带，岩溶发育强烈，以水平岩溶为主。 (4) 地质构造的影响 断裂的影响： ① 沿断裂面岩溶发育强烈 ② 各组破裂面相互交织、延伸进而控制了岩溶发育的形态、规模、速度和空间分布。 ③ 各种破裂面相互交织，使地下水混合溶蚀效应明显，促进岩溶发育。 褶皱的影响： ① 褶皱的不同部位，裂隙发育不均匀，岩溶强度不同。核部比翼部发育。 ② 大型褶皱控制了可溶岩的空间分布和地下水汇水范围及径流条件，影响着岩溶的发育。 岩层组合的影响： ① 厚而纯的碳酸盐岩 Ⅰ. 包气带：多发育垂直岩溶形态 Ⅱ. 地下水季节变动带：两方向岩溶均发育 Ⅲ. 饱水带：规模大、连续性好的水平岩溶 Ⅳ.深循环带：岩溶不很发育 ② 碳酸盐岩夹非可溶性岩层 ③ 非可溶性岩层与碳酸盐岩互层：在同一时期，岩溶呈多层发育
    ④ 非可溶性岩层夹碳酸盐岩：岩溶发育极弱 新构造运动的影响：地壳运动的性质、幅度、速度和波及范围，控制着水循环交替条件及其 变化趋势，从而控制着岩溶发育的类型、规模、速度、空间分布及岩溶作用的变化趋势。 ① 上升期：侵蚀基准面相对下降，地下水位逐渐下降，侧向岩溶不发育，规模小而少见， 分带现象明显，以垂直形态的岩溶为主。 ② 平稳期：侵蚀基准面相对稳定，溶蚀作用充分进行，分带现象明显，侧向岩溶规模大， 岩溶地貌较明显典型。 ③ 下降期：常形成覆盖型岩溶，地下水循环条件变差，岩溶作用受到抑制或停止。 ④ 间歇性上升：形成水平溶洞成层分布，高程与阶地相对应。 ⑤ 振荡升降：岩溶作用由弱到强，由强到弱反复进行，形成以垂直形态的岩溶为主，水平 溶洞规模不大，而且成层性不明显。 ⑥间歇性下降：岩溶多被埋于地下，规模不大，但具成层性，洞穴中有松散物充填。 3、水库渗漏的研究内容 (1) 查明岩溶发育、分布规律、重点查明溶洞、暗河的展布位置、规模等，进行岩溶泉水流 量、高程调查，确定通道的位置及可能影响程度。 (2) 分析地质条件 ① 岩层组合：当夹有非可溶岩地层时，可借助该层防止渗透 ② 地质构造： ★褶皱 a.纵谷：与河流所处褶皱的部位有关 b.横谷：修水库不利，但充分利用隔水层，可能防止坝区渗漏 c.斜交谷：具体分析 ★断层：既可有利于渗漏，又可不利于渗漏 ★岩体侵入：相对隔水层的分布位置 (3) 查明河间地块的水文地质条件 ① 补给型：渗漏与否视蓄水后库水位与地下水位的补给关系而定。若建库后仍为补给型， 不永久渗漏。若建库后为排 泄型，则渗漏。 ② 排泄型：建库后肯定会产生永久渗漏。 ③ 悬托型：一定渗漏。 4、覆盖型岩溶地基稳定性评价的方法
    极限状态时：Hk=h+Z+D 式中： Hk：极限状态时上覆土层的厚度 h：土洞高度
    D：基础砌置深度 Z：基础底板以下建筑荷载的有效影响深度 当 H > Hk 时，地基是稳定的 当 H < Hk 时，地基是不稳定的，是建筑荷载和土洞共同作用的结果 当 H < h 时，仅土洞的发展就可导致地表塌陷 强化练习 1、混合溶蚀效应的概念 2、影响岩溶发育的因素 3、水库渗漏的研究内容 4、岩溶渗漏的防治措施 5、简述覆盖型岩溶地基稳定性评价的方法 参考答案 1、不同成分或不同温度的水混合后，其溶蚀能力有所增强的效应。 ① 饱和溶液的混合溶蚀效应 指两种或两种以上已失去溶蚀能力的饱和水溶液， 在碳酸盐岩体内相遇， 混合后的溶液由原 来的饱和状态变成不饱和状态，从而产生新的溶蚀作用，继续溶解碳酸盐岩。 ② 不同温度溶液的混合溶蚀相效应 如果有两种温度不同而饱和度相同的水相混合， 或一种水溶液由高温变为低温， 都可以加大 CO2 的溶解度，从而加强溶液的溶蚀能力，继续溶蚀作用。 2、 (1) 碳酸盐岩岩性的影响 方解石含量越高， KV 越大；反之白云石含量越高，KV 越小。酸不溶物含量越高， KV 越 小 (2) 气候的影响： 降水： ① 水直接参与岩溶作用，充足的降水是保证岩溶作用强烈进行的必要条件。 ② 水是溶蚀作用的介质和载体，充足的降水保证了水体的良好的循环交替条件，促进岩溶 作用的强烈进行。 气温： ① 气温升高，生物新陈代谢加快，土壤中有更多的 CO2 富集，但水中的 CO2 的溶解度减 小，不利于岩溶作用。 ② 气温升高，溶蚀速率增大，有利于岩溶作用。 总体上：气温升高有利于岩溶作用的进行。 温热潮湿的热带、亚热带地区：岩溶作用较强烈 高寒干燥的极地、寒带地区：岩溶现象不发育 (3) 地形地貌的影响 ① 平坦地区：地表径流弱，入渗强烈，有利于岩溶发育 ② 陡峭地区：地表径流强烈，入渗弱，不利于地下岩溶发育 ③ 突起地区：地下水位深，包气带厚度大，垂直岩溶发育 ④ 低洼地区：地下水位浅，汇水地带，岩溶发育强烈，以水平岩溶为主。 (4) 地质构造的影响 断裂的影响： ① 沿断裂面岩溶发育强烈 ② 各组破裂面相互交织、延伸进而控制了岩溶发育的形态、规模、速度和空间分布。
    ③ 各种破裂面相互交织，使地下水混合溶蚀效应明显，促进岩溶发育。 褶皱的影响： ① 褶皱的不同部位，裂隙发育不均匀，岩溶强度不同。核部比翼部发育。 ② 大型褶皱控制了可溶岩的空间分布和地下水汇水范围及径流条件，影响着岩溶的发育。 岩层组合的影响： ① 厚而纯的碳酸盐岩 Ⅰ. 包气带：多发育垂直岩溶形态 Ⅱ. 地下水季节变动带：两方向岩溶均发育 Ⅲ. 饱水带：规模大、连续性好的水平岩溶 Ⅳ.深循环带：岩溶不很发育 ② 碳酸盐岩夹非可溶性岩层 ③ 非可溶性岩层与碳酸盐岩互层：在同一时期，岩溶呈多层发育 ④ 非可溶性岩层夹碳酸盐岩：岩溶发育极弱 新构造运动的影响：地壳运动的性质、幅度、速度和波及范围，控制着水循环交替条件及其 变化趋势，从而控制着岩溶发育的类型、规模、速度、空间分布及岩溶作用的变化趋势。 ① 上升期：侵蚀基准面相对下降，地下水位逐渐下降，侧向岩溶不发育，规模小而少见， 分带现象明显，以垂直形态的岩溶为主。 ② 平稳期：侵蚀基准面相对稳定，溶蚀作用充分进行，分带现象明显，侧向岩溶规模大， 岩溶地貌较明显典型。 ③ 下降期：常形成覆盖型岩溶，地下水循环条件变差，岩溶作用受到抑制或停止。 ④ 间歇性上升：形成水平溶洞成层分布，高程与阶地相对应。 ⑤ 振荡升降：岩溶作用由弱到强，由强到弱反复进行，形成以垂直形态的岩溶为主，水平 溶洞规模不大，而且成层性不明显。 ⑥ 间歇性下降：岩溶多被埋于地下，规模不大，但具成层性，洞穴中有松散物充填。 3、 (1) 查明岩溶发育、分布规律 重点查明溶洞、暗河的展布位置、规模等，进行岩溶泉水流量、高程调查，确定通道的位置 及可能影响程度。 (2) 分析地质条件 ① 岩层组合：当夹有非可溶岩地层时，可借助该层防止渗透 ② 地质构造： ★褶皱 a.纵谷：与河流所处褶皱的部位有关 b.横谷：修水库不利，但充分利用隔水层，可能防止坝区渗漏。 c.斜交谷：具体分析 ★断层：既可有利于渗漏，又可不利于渗漏 ★岩体侵入：相对隔水层的分布位置 (3) 查明河间地块的水文地质条件 ① 补给型：渗漏与否视蓄水后库水位与地下水位的补给关系而定。若建库后仍为补给型， 不永久渗漏。若建库后为排 ③ 悬托型：一定渗漏 4、 (1) 截断渗漏通道：灌、铺、堵、截 泄型，则渗漏。 ② 排泄型：建库后肯定会产生永久渗漏
    (2) 导水导气 5、
    极限状态时：Hk=h+Z+D 式中： Hk：极限状态时上覆土层的厚度 h：土洞高度 D：基础砌置深度 Z：基础底板以下建筑荷载的有效影响深度 当 H> Hk 时，地基是稳定的 当 H< Hk 时，地基是不稳定的，是建筑荷载和土洞共同作用的结果 当 H< h 时，仅土洞的发展就可导致地表塌陷
    第九章
    本章概述 介绍诱发地震的类型，水诱发机制，水库诱发地震发生的地质背景条件，水库诱发地震的基 本特征，诱发地震的工程地质研究及预测。 重难点 掌握水库诱发地震的水诱发机制，理解天然构造应力场条件下水库诱发地震的机制。
    第九章 诱发地震工程地质研究
    第一节 概 述 诱发地震系指由于人类工程活动而导致的地震活动(Human Activity-induced seis-micity)。 在人类工程活动引起的地震事例中，多数是由于水库蓄水所引起的，称为水库诱发地震 (Reservoir induced seismicity)。近年来，愈来愈多的实例及研究成果表明，一些与水库兴建并 无直接关系或完全无关的人类工程活动，例如向地下深部注液或抽液、岩溶塌陷、地下采矿场的 顶板冒落以及地下核试验等活动， 都可能引起一定强度的地震活动。 虽然各种成因的地震活动在 发震机制上各有其特点，但归根结蒂都与人类对自然环境的改造过程有关。在诱发地震震例中， 数量最多，震级最高，破坏较严重的地震活动仍属水库诱发地震。因此本章仍将以水库地震作为 论述重点。 表 9－1
    国名 美 国
    世界水库地震分布情况
    发震水库数 23 国名 法 国 发震水库数 3 国名 阿尔及利亚 发震水库数 1
    中 印 西 苏 意 瑞
    国 度 班 联 大 士 利 牙
    15 11 7 5 4 4 4
    巴基斯坦 希 加 新 日 费 腊 拿 西 本 比 亚 大 兰
    3 3 3 2 2 2 1 1
    加 埃 土 奥 伊 乌
    纳 及 耳 地 朗 干 达 其 利
    1 1 1 1 1 1 1
    南斯拉夫
    阿扎尼亚
    澳大利亚
    埃塞俄比亚
    到目前为止，世界上已建成的水库有 10 万余座。据不完全统计，其中有 102 座水库在库区特定 地段诱发了地震活动。这些发震水库大致分布在地界上 25 个国家内。由于我图和美国建成的水 库最多，发震水库所占比重也最大(见表 9－1)。发震水库的分布情况为：位于阿尔卑斯－地中海 地震带 26 个，环太平洋地震带 8 个，占发震水库总数的 33％，其余的 68 座水库散布于北美、 北欧、南亚的历史上无震或仅有微震活动的“平静区”。 对于诱发地震的认识是从水库诱发地震开始的。 最早发现的震例是希腊马拉松水库， 该水库 坝高 63m，库容 4.1×10 m 。库区位于新生代褶皱带，岩性以花岗岩和片麻岩为主，正断层、 平移断层发育，历史上为多震区。水库于 1929 年 l0 月开始蓄水，1931 年库区地震活动增强， 震中分布于水库周围，1938 年发生了 5.0 级地震。另一个早期出现的重要震例是美国的胡佛坝 即米德湖。该水库坝高 221m，库容 3.75×10 m 。库区位于卡耳维拉断陷盆地的边，缘，岩性 为片麻岩、第三系火山岩及砂岩、灰岩等，有温泉出露。水库于 l935 年开始蓄水，1936 年 9 月 库水深达 100m 以上时发生主震，震级 5.0 级，震源机制为走滑型。自 1936 年－l945 年，地震 达 6000 余次， 震中分布在距水库 32km 范围内并沿断裂带分布。 震源深度 4—6km， 个别达 9km。 该水库地震活动一直持续到 70 年代。 60 年代以来，由于不少高坝和大型水库相继建成和蓄水，一些大型水库出现了 6 级以上的 强烈地震，对大坝和附近建筑物造成破坏，并招致生命财产的重大损失。 1962 年 3 月 18 日我国广东省的新丰江水库发生了 6.1 级地震。l963 年 9 月 23 日，位于非 洲赞比亚－津巴布韦边界上的卡里巴水库(世界最大的人工湖)也发生 6.1 级地震。 1966 年 2 月 5 日希腊科里马斯塔水库发生 6.3 级地震。l967 年 l2 月 l0 日印度西部大陆的科伊纳水库在一系列 前震后， 发生了 6.5 级强震， 创造了世界上水库地震的最高震级， 主震后的余震活动延续到 1974 年，出现 4 级以上地震 37 次。 水库地震的破坏后果是严重的。 它引起的直接灾害是大坝及震中地区建筑物的破坏和人类生 命财产的损失。 其间接灾害包括水库枢纽运转功能失效， 库水下泻、 冲刷和淹没下游城镇和农田， 发电、航运系统中断，水库放空所带来的水库效益的亏损等一系列严重后果。 人类活动所诱发的地震活动能达到 6 级以上的破坏性震级，又常发生在水库大坝附近，这 一严峻事实引起了世界上许多地震、地质学者们的重视，自 60 年代以来开展了一系列的研究工 作，逐步明确了诱发地震与人类活动的关系，一批研究战果陆续问世。l975 年在加拿大召开了 第一届国际诱发地震会议，研讨诱发机制等课题。随后，由印度学者 H.K.古普塔和 B.K.拉斯托 吉编写的《水坝与地震》一书于 l976 年出版。该书以剖析印度柯依纳水库地震为主，系统地论 述了世界上 30 处发震水库的地质、水文和地震活动概况。l981 年中国地震学会在武汉召开了全 国诱发地震座谈会，交流研究成果。l984 年出版的《中国诱发地震》一书，概括了 60 年代以来 我国的重要研究成果。 与水库地震研究工作的同时， 由其它形式的人类工程活动所引起的地震现象也引起了有关学 者的关注。早在 60 年代已发现向地下深部注液可能诱发地震。最著名的事例是美国科罗拉多州 丹佛市洛矶山军火工厂的一口深 3671m 化学废液处理井的注液活动所引起的地震(图 9－1)。
    10 3 7 3
    1962 年 3 月 8 日开始向井底部(3649－3671m)的前寒武系高裂隙化花岗片麻岩中注液，该裂隙 岩层中含承压水，水位距地面 900m。注液过程可分为五个压力阶段：第一阶段自 l962 年 3 月 到 l963 年 9 月 30 日止，月平均注液量 22.7×10 m ，井口压力为 50bar；第四阶段自 1964 年 8 月至 1965 年 4 月 6 日以重力流方式月平均注液量为 7.5×10 m ； 第五阶段在井口压力 50－80bar 条件下，月平均注液量为 21.7×10 m (图 9－lb)。自 1962 年 4 月起，在注液井附近地区陆续出 现了包括一些强震在内的微震群，地震频率与井口压力及注液量正相关并在第五阶段达到高峰。 停止注液后，l966 年初地震频率降低，但地震活动并未停止，l967 年内地震频率反而有所增加， 出现了三次 5－5.2 级地震，地震活动一直延续到 l970 年。在 l966 年由密集 L 型地震计台阵测 定的震中分布区位于通过处理井的长 8km、宽 2km 的北西向条带上。震源深度 4.5－5.5km，与 注液深度接近。
    3 3
    ３ ３
    3
    3
    图 9－1
    美国科罗拉多州洛矶山丹佛 Arsenal 处理井示意图 b－五个特征时段中废液注入率与地震频率的关系
    a－Arsenal 处理开地质条件
    类似的实例还有美国兰吉利油田和中国任丘油田，由于采油驱动式油田注水而分别产生了 3.5 及 3.3 级地震；美国纽约代尔由于水力采盐，中国武昌由于高压注水都产生了 2－3 级的有 感地震。 由地下核试验可以触发相当规模的地震活动。 美国内华达试验场在一次 1.1×10 tT.N.T.当量 的核爆炸后，纪录到几千次余震，震动深度可达 7km，震级不超过 5 级。而在这之前的一次地 下核试验中曾出现过 6.3 级地震。对余震进行分析的结果表明，震因是由于核爆炸的震动波引起
    6
    天然构造应力释放的结果。 以上实例对说明诱发地震的机制有重要启发。 它表明在人类活动改变了孕震区的应力平衡状 态的情况下， 可能产生强度不同的地震效应。 这一事实也为地震灾害的预防和人为控制的研究带 来希望， 它使得人类有可能利用人工诱震方式改变强烈地震区的发震时间表和发震强度， 化大震 为小震，从而缓和强烈地震的爆发，减轻地震的破坏性。 近年来，有些学者还注意到一些其它类型的诱发地震，如矿坑塌陷型地震、岩溶塌陷气爆型 地震、滑坡崩塌型地震等。对这些不同成因类型的诱发地震的研究，有助于对诱发地震的正确预 测和对地震灾害的准确估价。减少和避免人类在改造自然环境的活动中可能引起的负影响。 以下首先讨论诱发地震的基本类型及特征， 然后着重论述水库诱发地震的基本特征， 产生诱 发地震的地质条件，水库地震的诱发机制，最后论述诱发地震的研究原则。 第二节 诱发地震的成因分类及特征 本节概述 人类活动诱发的地震具有多种成因机制， 其强度和破坏性有所不同， 有必要通过成因分类加 以区别， 以利于对其危害性进行正确评价。 我国一些地震地质学者对诱发地震的成因类型作了不 少论述。这里，参照有关论点对诱发地震基本类型按成因机制作如下划分。 一、内动力地质因素诱发型 由于人类工程活动导致地壳上层(厚度数百米至数千公里，少数可达 lOkm 以上)局部范围内 的内动力地质因素，如构造稳定性、地应力场或岩层的相变条件等发生变化，改变了某些地块的 原有构造活动进程或地壳稳定性的明显变化所形成的地震活动。它包括以下类型: 1. 断裂活化型 在人类工程活动因素影响下， 某些已停止活动的或活动性微弱的断裂带其活动性又加强， 形 变和能量积累速率加大，产生新的断裂错动而诱发地震。也有人称之为构造型诱发地震。由于水 库蓄水、 深井注水和抽液活动所诱发的地震多数属于此种类型。 在诱发地震事例中所占比例最大。 在多数情况下， 诱发地震活动较当地天然地震活动在频率和强度上有增强的趋势， 称为地震活动 增强型。其震级较高，在已有震例中最高达 6.5 级。在少数实例中地震活动在人类工程活动因素 的影响下反而减弱， 称为地震活动减弱型。 典型实例如巴基斯坦塔贝拉水库， 该区原有地震活动， 但水库蓄水后，地震活动的频率和强度相应减少，且与库水位负相关。类似实例还有美国的安德 逊水库。该水库位于卡拉维拉斯断层带上，水库蓄水前，库区地震活动较强；蓄水后，在库区及 附近形成 10km 的地震空区。 据初步研究结果，这是由于孔隙水压力的提高使断层面上的有震动 粘滑机制转化为无震动的稳滑机制所致。此后，1973 年 l0 月 3 日在空区内发生了一次 4.7 级地 震，震源深度 4.8km，比该区天然地震震源深度小。显然，地震活动减弱现象与该区地质和水文 地质条件的特殊性有关。 2. 热能型 这种类型主要出现于现代火山或高地热能地区， 地震活动与地壳含热区或热异常区的热应力 较高有关。这类诱发地震的储能体主要在地热能影响下变形，积累能量。当地表水库或人工注水 向深部高热能区渗入时， 水吸热增温而体积膨胀； 特别是在深部岩体裂隙处于低压和高温条件下， 渗入到裂隙中的水温提高到较低的临界温度以上时， 产生汽化并导致裂隙压力增大和热迁移引起 的热弹性应力集中。 当应力和应变能的积累超过岩体破裂的极限强度时， 将导致断块岩体破裂或 断裂错动而产生地震活动。单一因素的热能型诱发地震震源体较小，震级较低，震源深度由深逐 渐变浅；震中可以呈带状、点状或环状分布。在一些有温泉出露的地区出现诱发地震时，其诱发 因素和地热能条件往往存在着一定关系。加拿大曼尼克 3 号水库和日本的上芦湖水库的诱发地 震可能属于此类型。 3. 化学潜能型(岩矿相变型) 当地下存在某些特殊矿物组成的地层如硬石膏、 硅石层或其它硅酸盐矿物组成的地层时， 在