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长江三峡库区水库诱发地震定位与震源机制解特征研究

徐长朋  
【摘要】:长江三峡工程是世界上最大的水利枢纽工程之一,也是治理和开发长江的骨干工程。从2003年5月底三峡水库开始第一期工程蓄水,到2009年11月底第三期工程蓄水完成,水位由蓄水之前的最高69米逐步上升最高到171米。在三期试验性蓄水过程中,长江三峡库区地震活动明显增强,地震频次总体呈现增加的趋势,地震地质灾害增加。依托“十一五”国家科技支撑计划重点课题“水库地震发生条件探测技术研究”,中国地震局地质研究所承担了长江三峡水库加密地震台网的建设与观测任务,使用REFTAK130宽频记录仪和L-22短周期地震检波器组成的短周期数字地震仪,先后建立起26个加密台站,在2009年3月~12月期间记录到发生在三峡库首区至巴东段的地震事件2995次震级为ML-0.8~2.9级,为本文研究三峡库区水库诱发地震的精确定位以及震源机制特征提供了丰富的、高精度的基础数据资料。 地震精定位与震源机制解特征分析是水库诱发地震研究工作的基础。 本文采用双差定位法(hypoDD)重新定位了三峡库区2837次地震。重新定位结果显示,库区小震震群分布图像更加集中,线性分布更加明显。三峡库区地震主要集中分布在香溪河附近的仙女山断裂北端、九湾溪断裂,以及泄滩乡以西的长江两岸;巴东地区地震呈几条线性分布,其中两河口南至官渡口北一线,高桥断裂两侧,以及沿渡河西岸的也有两条地震线性分布带,明显与该地区的地层或断裂走向一致。库区地震震中主要分布在距离库岸5km范围内,震源深度极浅,绝大部分在10km之内,平均深度为4km。 本文利用垂直向Pg和Sg波最大振幅比法结合P波初动资料求解震源机制解。选取三峡库区119次震级为ML1~2.7级地震事件求解其震源机制解,结果表明三峡库区小震震源机制主要为走滑、正断及垂直倾滑为主,各分区的震源机制性质存在着一定的差异。库岸两侧的地震震源机制解以正断型、垂直倾滑为主;在仙女山断裂北端和高桥断裂两侧地震地震源机制以走滑型为主,在高桥断裂附近少数地震表现为逆冲型。通过对库区119次地震事件震源机制解系统聚类分析,显示库区地震运动学性质以走向滑动为主,震源区应力场表现为主压应力方向近水平向,以南北向和北东-南西向为主,与区域构造应力场存在较大差异。 结合三峡水库水位变化资料,在水库水位上升过程中,库区地震频次相对增加;水库水位下降过程中,库区地震相对较少,说明库区地震活动频次与水位正相关,大多数地震表现出水库诱发地震特征。 综上所述,长江三峡水库区地震以水库诱发地震为主,存在多种机理。距离库岸相对较近的正断型和垂直倾滑型地震事件以岩体重力卸载型水库诱发地震为主;距离库岸相对较远的高桥断裂两侧与仙女山断裂北端的地震事件可能为构造型水库诱发地震。巴东地区官渡口至马家条带状分布的地震事件震源机制表现为正断型、垂直倾滑型为主,可能与该地区三叠系地层中灰岩区的岩溶发育有关,分析认为是岩溶垮塌型水库诱发地震。


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