紫坪鋪水庫與汶川地震關(guān)系的討論

馬文濤 徐長朋 張新東徐錫偉 李海鷗 苑京立

1)中國地震局地質(zhì)研究所，拉薩地球物理國家野外科學(xué)觀測研究站，北京 100029

2)山東省地震局，濟南 250014

3)河北省地震局邯鄲中心臺，邯鄲 056001

紫坪鋪水庫與汶川地震關(guān)系的討論

馬文濤1)徐長朋1，2)張新東3)徐錫偉1)李海鷗1)苑京立1)

1)中國地震局地質(zhì)研究所，拉薩地球物理國家野外科學(xué)觀測研究站，北京 100029

2)山東省地震局，濟南 250014

3)河北省地震局邯鄲中心臺，邯鄲 056001

利用紫坪鋪水庫專用地震臺站和加密地震臺站資料，使用雙差法完成了震前930次地震、汶川8級主震和5,789次余震的重新定位，探討了紫坪鋪水庫與汶川地震之間的關(guān)系，獲得了有利于證明它們之間密切關(guān)聯(lián)的事實：1)紫坪鋪水庫2005年蓄水之后出現(xiàn)了水磨、深溪溝和都江堰震群，地震應(yīng)變能釋放增加了200%，與庫水位變化密切相關(guān)，在汶川地震前呈現(xiàn)出加速釋放的現(xiàn)象;2)野外調(diào)查表明存在1條貫穿紫坪鋪水庫庫區(qū)、走向NE的同震地表破裂帶，與中灘鋪斷層位置一致;3)余震分布以中灘鋪斷層為界，西北上盤多，東南下盤少;4)利用P波初始到時重新確定出的汶川主震發(fā)震時刻為27分59.5秒，初始破裂深度在6～9km左右，直接位于水磨震群之下;5)汶川主震與發(fā)生在2008年4月5日水磨震群中的1次小震的各個臺站到時差相同。

紫坪鋪水庫 汶川地震 水庫誘發(fā)地震 同震地表破裂 初始破裂地點 震群

0 引言

2008年5月12日14：28汶川發(fā)生了8級地震，瞬間造成了69197人遇難，18,209人失蹤，374,176人受傷;造成直接經(jīng)濟損失8,451.4億元，是中國近些年遭受的第一大災(zāi)害。大多數(shù)作者從區(qū)域構(gòu)造背景上解釋了汶川地震的成因，強調(diào)青藏高原隆起、高原東緣向E或SE方向運動，導(dǎo)致龍門山斷裂帶的強烈擠壓，引發(fā)了這次8級地震(徐錫偉等，2008;王衛(wèi)明等，2008)。根據(jù)2004年印度尼西亞9級地震之后的紅外增溫結(jié)果(馬瑾等，2010)，龍門山斷裂帶上構(gòu)造應(yīng)力得到了進(jìn)一步的增強。區(qū)域構(gòu)造背景和地球動力學(xué)條件無疑是造成汶川8級地震發(fā)生的主要原因。但是，紫坪鋪水庫在8級地震中的誘發(fā)因素引起了人們的特別關(guān)注，存在著紫坪鋪水庫與汶川發(fā)生8級地震有關(guān)和無關(guān)2種觀點。

持紫坪鋪水庫與汶川8級地震有關(guān)觀點者認(rèn)為：該水庫具備了誘發(fā)地震的基本條件(范曉，2008;Richard et al.，2009);紫坪鋪水庫蓄水后b值發(fā)生改變且?guī)焖畨旱脑黾恿颗c大震應(yīng)力降同級(雷興林等，2008);蓄水后的庫侖應(yīng)力增量足以引發(fā)地震(Shemin et al.，2009);水磨地震的震源機制與汶川8級地震的一致(胡先明等，2009)等。持兩者無關(guān)觀點者認(rèn)為：汶川8級

在前面的研究中，人們雖然已經(jīng)使用紫坪鋪水庫專用地震臺站資料研究了紫坪鋪水庫的地震活動性，而汶川8級地震的參數(shù)是由震中距＞20多km的地震臺站所提供的(劉啟元等，2008)，缺乏使用小臺距地震臺站資料對汶川8級地震參數(shù)的進(jìn)一步驗證，而恰恰紫坪鋪專用地震臺站的小臺距為地震定位提供了高精度數(shù)據(jù)。

本文除充分利用紫坪鋪水庫2004年原建的7個水庫專用地震臺站、2009年12月增建的6個地震加密臺站外，還利用周邊臺站的地震高精度數(shù)字資料，研究了紫坪鋪水庫區(qū)的地震活動性、同震地表破裂分布、汶川8級地震初始破裂地點深度、余震分布等問題;探討了紫坪鋪水庫地震與汶川地震之間的關(guān)系;揭示了一些涉及紫坪鋪水庫蓄水與汶川8級地震關(guān)聯(lián)的重要事實，供關(guān)心此問題的專家學(xué)者研究討論。

1 紫坪鋪水庫的蓄水過程與研究方法

紫坪鋪水庫屬大Ⅰ型水庫。2005年9月30日開始蓄水，水位由760.36m快速升高，到2005年12月5日達(dá)到835.91m，2006年10月14日水位上升到最高值875.18m，2007年12月12日水位再次上升到873.39m，在汶川8級地震發(fā)生前共經(jīng)歷了3次蓄水、2次放水過程。2008年5月12日汶川8級地震發(fā)生時紫坪鋪水庫的水位是828.66m。紫坪鋪水庫達(dá)到最高水位875.18m時，水庫蓄水造成了近115m的水頭落差，西南庫尾回水到距水磨鎮(zhèn)約2km，西北庫尾回水到映秀鎮(zhèn)下游，東北庫水順支流向北淹沒原龍池鎮(zhèn)鎮(zhèn)址(圖1)。

紫坪鋪水庫2004年原建的7個水庫專用地震臺站和2008年12月增建的6個地震加密臺站(表1，圖1)使用了24位數(shù)字地震儀，以GPS授時系統(tǒng)提供高精度的到時服務(wù);港震數(shù)字地震儀的GPS授時系統(tǒng)是摩托羅拉M12，美國Reftak 130型寬頻記錄儀的GPS授時系統(tǒng)是Garmin VT600，時間誤差＜10μs。對時系統(tǒng)都采用30min對1次時，實現(xiàn)了觀測系統(tǒng)的高精度性。

通過對地震波形的再處理，整理出紫坪鋪水庫的地震觀測報告。結(jié)果表明，紫坪鋪水庫庫區(qū)地震活動在空間上呈現(xiàn)出叢集分布的特征。由于許多地震之間的距離遠(yuǎn)小于它們到臺站的距離，并小于震源區(qū)地殼速度結(jié)構(gòu)不均勻的尺度，地震定位選用Walhduaesr等(2000)提出的雙差定位方法。雙差定位方法把地震之間的距離遠(yuǎn)小于它們到臺站的距離的事件記錄配對，從而避免了射線路經(jīng)不確定所引起的誤差，有效地提高了定位精度。本研究使用雷建設(shè)等(2009)獲得的地殼P波速度模型和黃媛等(2008)的青藏高原地殼P波速度模型，先后對汶川8級地震前的930次地震、汶川8級主震和2009年1月至12月的5,789次余震進(jìn)行了重新定位。在東經(jīng)103°～104°，北緯 30.7°～31.3°的范圍內(nèi)，獲得了高精度的地震分布圖像 (圖1，表 2)，為深入研究奠定了基礎(chǔ)。

圖1 紫坪鋪水庫區(qū)汶川8級地震前的地震分布圖Fig.1 The seismic distribution at Zipingpu reservoir area before the MS 8.0Wenchuan earthquake.

2 汶川8級地震前的庫區(qū)地震活動性

紫坪鋪水庫蓄水前從2004年5月至2005年9月，在距水庫10km范圍內(nèi)存在一些地震活動(圖1中的綠圈)。主要分布在水磨、廟子坪、龍池、映秀和深溪溝等地，其特征是沿著穿過庫區(qū)的NE向的中灘鋪斷層和映秀斷層的附近地區(qū)分布。地震月頻次＜25次，最高震級為3級左右。

表1 紫坪鋪水庫專用地震臺站和加密地震臺站參數(shù)表Table 1 The parameters of seismic stations of Zipingpu reservoir

表2 紫坪鋪水庫附近在汶川8級地震前的地震分布情況Table 2 The distribution of seismicmagnitude in Zipingpu reservoir before MS 8.0 Wenchuan earthquake(東經(jīng)103°～104°，北緯30.7°～31.3°;時間從2004年5月至2008年4月)

從2005年9月30日蓄水到汶川8級地震發(fā)生前，雖然在地震震級上沒有出現(xiàn)明顯的增大現(xiàn)象，但地震次數(shù)明顯增多。2006年1月地震月頻次首次達(dá)到33次，之后出現(xiàn)了多次的2級地震，在2006年10月達(dá)到了月頻次45次，在2008年2月達(dá)到了汶川8.0級地震前的最高月頻次125次。這些地震主要以震群形式出現(xiàn)，在庫區(qū)周邊先后出現(xiàn)了水磨震群、深溪溝震群和都江堰震群等(胡先明等，2009;盧顯等，2010)，它們都位于距紫坪鋪水庫10km的范圍內(nèi)。到汶川8級地震發(fā)生前，最大地震為2008年2月的都江堰3.6級地震。

水磨震群位于紫坪鋪水庫的西南側(cè)，在蓄水之前就存在一些地震，大都是1～2級的弱震。蓄水之后，震群活動進(jìn)一步增強，出現(xiàn)了多次2級多地震的震群。在3個蓄水年份、2個蓄滿水周期過程中都出現(xiàn)了地震活動，在第1蓄滿水周期的高水位877m時(2006年10月)達(dá)到了最大地震月頻次。

深溪溝震群位于紫坪鋪水庫的東北側(cè)，在蓄水之前就存在著少量的地震，大都是1～2級的弱震。地震主要出現(xiàn)在蓄水年份2006年，在2006年3月達(dá)到月頻次最大值后震群活動減弱。

都江堰震群位于紫坪鋪水庫的東南側(cè)，在蓄水之前就存在少量的地震，2008年2～4月震群活動明顯加強，2月份地震頻次出現(xiàn)最大值125次，發(fā)生3次3級以上的地震，它們分別是2008年2月28日23：19：28.12的3.6級地震、2008年3月12日22：52：15.78的3.3級地震和2008年4月11日03：31：23.25的3.5級地震。

從震群發(fā)生的時間序列來看，蓄水后初期從2006年1月起首先在水磨北發(fā)生了一系列的地震，形成水磨震群，然后在2006年3月發(fā)生了深溪溝震群，2008年2月至4月發(fā)生都江堰震群。其中有與庫水位快速上漲或高水位同步的地震，如2006年10月和2007年6月的地震，它們表現(xiàn)出對水位變化的快速反應(yīng);也存在著對水位滯后的地震，如2006年1月的水磨震群、2008年2月的都江堰震群(圖2)。

庫區(qū)地震月頻次和地震蠕變(傅淑芳等，1991)能釋放量在蓄水前后有一個明顯的變化。蓄水前比較接近線性釋放，月頻次＜25次，每年蠕變能釋放量在1.2×108J1/2左右。蓄水后地震蠕變能釋放量明顯變化，從2006年1月至10月持續(xù)增長，在2007年5月至7月和2008年2月又2次階躍，導(dǎo)致在2年半多的時間內(nèi)由地震引起的蠕變能多釋放了2.4×108J1/2，釋放增加了200%。每次蠕變能釋放的加速與庫水位變化密切相關(guān)，并在主震前形成了一個逐漸加速釋放的過程。

3 同震地表破裂分布

紫坪鋪水庫地處青藏高原東邊的南北地震帶上，屬高烈度區(qū)，天然地震頻發(fā)。特別是NE向的龍門山斷裂帶是一條大規(guī)?；顒訑嗔褞?，它由后山斷裂、中央斷裂、前山斷裂和山前隱伏斷裂等組成(徐錫偉等，2008)。紫坪鋪水庫正好坐落在中央斷裂帶南段上。中央斷裂帶南段由2條地表斷裂組成，一條為映秀斷裂，另一條就是穿過紫坪鋪水庫庫區(qū)的中灘鋪斷裂。

汶川地震同震地表破裂的地質(zhì)調(diào)查結(jié)果表明，在龍門山中央斷裂帶南段地表形成了2條同震地表破裂帶(徐錫偉等，2008)，走向N60°～70°E，其中一條與映秀斷裂帶相重疊，另一條穿過紫坪鋪水庫庫區(qū)與中灘鋪斷層相重合。地表可見純逆沖傾滑型破裂。穿過紫坪鋪水庫庫區(qū)的中灘鋪斷層的東北端始于深溪溝西南，向西南方向經(jīng)龍池南山坡、廟子坪后，橫穿紫坪鋪水庫庫區(qū)，在水庫南岸邊一直延伸到水磨西南，總長度在20km左右，走向N60°E左右(圖3)。

野外庫區(qū)地質(zhì)調(diào)查中，我們也在穿過紫坪鋪水庫庫區(qū)的同震地表破裂帶上見到2個同震破裂點，并進(jìn)行了同震地表破裂的測量，獲得了測量點位置的經(jīng)緯度、海拔高程、位錯量等數(shù)據(jù)。第1個點在紫坪鋪水庫北岸的廟子坪附近、都汶高速路至汶川方向9km處，據(jù)中鐵二十一局都汶高速路項目部胡經(jīng)理介紹，汶川8級地震將新建的都汶高速路路面錯斷(位置：東經(jīng) 103°32'7.7″，北緯 31°01'49.7″，海拔高程 913m)，形成了落差 1m、西南盤下降、西北盤向E水平右旋位移1m的同震地表破裂。從圖4中的照片可見同震地表破裂形成的公路破損帶已修復(fù)，路邊還存在著斷裂錯動的遺跡。第2個點在龍池隧道內(nèi)，我們在龍池隧道內(nèi)見到了錯動現(xiàn)象(隧道南端洞口位置為東經(jīng) 103°33'55.0″，北緯31°02'51.5″; 海拔高程 1,038m)，在距龍池隧道南端洞口北20m處形成了20cm的垂直落差、西北盤向E水平右旋位移20cm的同震地表破裂，將龍池隧道錯斷(圖4)。這些資料說明有1條位移量不太大的汶川地震同震地表破裂分支穿過了紫坪鋪水庫庫水區(qū)。

紫坪鋪水庫區(qū)觀測的汶川地震余震結(jié)果表明(圖3)，余震分布主要局限在穿過庫區(qū)的NEE向同震地表破裂——中灘鋪斷層的西北地帶，說明穿過庫區(qū)的NEE向的中灘鋪斷層是一個重要的斷層面。

圖2 紫坪鋪水庫水位變化、地震M-T圖、月頻次和蠕變能圖Fig.2 The water level，M-T plot，monthly frequency and creep deformation at Zipingpu reservoir.

4 汶川8級地震初始破裂點深度的重新確定

震源深度往往被認(rèn)為是區(qū)分水庫誘發(fā)地震與天然地震的最重要的指標(biāo)之一(胡毓良等，1979)，也成為紫坪鋪水庫與汶川發(fā)生8級地震無關(guān)的重要根據(jù)?，F(xiàn)由不同部門測定出的汶川8級地震的深度分別為 14km①同176頁①。、19km②PDE，2008，http：//earthquake.usgs.gov/earthquakes/eqinthenews/2008/us2008ryan/。、12km③Harvard，2008，http：//www.globalcmt.org/cgi-bin/globalcmt-cgi-bin/CMT4/。和 18.8km(陳九輝等，2009)(表3)。但由于所使用的地震臺站的震中距都在20多km以上(劉啟元等，2008)，需要得到近距離地震臺站資料的驗證。

紫坪鋪水庫專用臺站分布于庫區(qū)附近，最小臺距＜10km，可以根據(jù)小臺網(wǎng)來限定汶川8級地震初始破裂的位置和深度。我們讀取了汶川8級地震在紫坪鋪水庫各地震臺站的原始記錄(圖7a，表4)，它的P波初動震相和到時非常清楚，以八角地震臺站到時最早。但由于汶川8級地震為多次破裂，除了P波初動較易辨認(rèn)外，后續(xù)波包含了S波和其它破裂的P波后續(xù)波震相，非常復(fù)雜。

圖3 紫坪鋪水庫區(qū)汶川8級地震余震分布圖Fig.3 The aftershock distribution of MS 8.0Wenchuan earthquake at Zipingpu reservoir area.

圖4 紫坪鋪水庫附近汶川8級地震同震地表破裂分布圖Fig.4 The coseismic surface ruptures of2008Wenchuan earthquake near Zipingpu reservoir.

表3 已確定出的汶川8級地震基本參數(shù)Table 3 The basic parameters of the MS 8.0Wenchuan earthquake

為了了解雙差法分別使用S-P波到時差和P波到時的定位差異，我們特意分別使用S-P波到時差和初始P波到時數(shù)據(jù)計算了紫坪鋪水庫的地震分布，兩者之間的定位精度＜2km(圖5)。所以，我們可以使用初始P波震相進(jìn)行汶川8級地震初始破裂點的重新定位。

圖5 使用S-P波(紅圈表示)和P波(黑圈表示)到時確定出的地震定位結(jié)果比較Fig.5 Comparison between the locations of earthquakes using S-P wave arrival time(red line)and Pwave arrival time(black line)near Zipingpu reservoir.

考慮到紫坪鋪水庫地處川西過渡帶上，分別使用平均地殼P波速度分層模型(雷建設(shè)等，2009)(表5)和青藏高原地殼P波速度分層模型(黃媛等，2008)(表6)。

如果將汶川8級地震的發(fā)震時刻、震中位置和深 度 按照(14：28：00.39; 北緯30.961，東經(jīng) 103.353;18.8km)(陳九輝等，2009)設(shè)置為初始值(圖6中的A)，使用初始P波震相和青藏高原地殼P波速度分層模型(黃媛等，2009)，按照雙差法計算得到汶川地震的發(fā)震時刻、震中位置和深度分別是(14：27：59.450; 北 緯 31.000046，東 經(jīng)103.380116;8.548km)，見圖6 中的 A'。

表4 紫坪鋪水庫地震臺站汶川8級地震初始波到時Table 4 The arrive time of initial P wave of MS 8.0 Wenchuan earthquake at the seismic stations in Zipingpu reservoir

如果將汶川8級地震的發(fā)震時刻、震中位置和深度按照(14：28：00.39;北緯30.984，東經(jīng)103.450;10.2km)假設(shè)為初始值(圖6中的B)，使用初始P波震相和雷建設(shè)等(2009)的地殼P波速度分層模型，使用雙差法計算得到汶川地震的發(fā)震時刻、震中位置和深度分別是(14：27：59.93;北緯30.995432，東經(jīng) 103.406859;6.154km)，見圖 6中的B'。

所以，汶川8級地震的發(fā)震時刻為14：27：59.450，震 中 位 置 為 北 緯 31.000046，東 經(jīng)103.380,116;考慮到紫坪鋪水庫附近的地殼P波速度模型的不確定性，初始破裂深度應(yīng)該在6～9km范圍內(nèi)。

5 庫區(qū)小震與汶川主震的到時差對比分析

修正后的汶川8級地震發(fā)生初始破裂的地點位于八角地震臺站北，初始破裂深度在6～9km范圍內(nèi)，與水磨震群非常接近。汶川地震與水磨震群的關(guān)系成為紫坪鋪水庫與汶川地震關(guān)聯(lián)的紐帶。在2005年9月30日蓄水前水磨附近已經(jīng)有小震存在，紫坪鋪水庫的3次蓄水、2次放水過程中水磨都發(fā)生了地震(距最高庫水位2～3km)，其大部分震源深度在3～8km之間。

表5 P波地殼速度分布(雷建設(shè)等，2009)Table 5 The distribution of P-wave velocity in Sichuan Province(after LEI Jian-she et al.，2009)

表6 青藏高原地殼P波速度分層模型(黃媛等，2008)Table 6 The distribution of crustal P-wave velocity in Tibet Plateau(after HUANG Yuan et al.，2009)

圖6 汶川8級地震初始破裂位置和深度的重新定位結(jié)果Fig.6 The relocation result of the initial rupture location and depth of MS 8.0Wenchuan earthquake near Zipingpu reservoir.

而從紫坪鋪水庫的震源機制結(jié)果看，水磨震群與汶川8級地震的逆沖斷層型震源機制一致(胡先明等，2009)。

在2008年4月5日04：01：16.54的水磨震群中有1個ML1.3地震，該地震在各臺站的初動到時差與汶川8級地震驚人地相同，位置在未來主震的初始破裂位置上 (圖7)，而該小震震源深度在7.8km左右，這意味著汶川地震的初始破裂點的位置在當(dāng)時已經(jīng)開始出現(xiàn)破裂。

6 結(jié)論

以上列舉了4個重要事實：水庫蓄水與應(yīng)變能釋放加速在時間上同步;貫穿庫區(qū)存在1條中灘鋪斷層，而蓄水后出現(xiàn)的水磨、深溪溝震群恰好位于該斷層的兩端;震后又發(fā)現(xiàn)了同震位移;利用庫區(qū)專用臺站對汶川主震進(jìn)行了重新定位，結(jié)果顯示：汶川8級地震的發(fā)震時刻為14：27：59.450，初始破裂點位于八角地震臺北 1km 處(北緯 31.000046，東經(jīng) 103.380116)，震源深度在6～9km之間，說明主震位置更接近庫區(qū)，深度較淺;對比汶川8級地震前水磨震群中的小震和汶川主震的到時差記錄，發(fā)現(xiàn)兩者在各個臺站的到時差驚人地相同，說明2個地震的震源位置非常接近。這些事實從時間上和空間上說明汶川地震與紫坪鋪水庫有一定的聯(lián)系。

7 討論

紫坪鋪水庫地處高烈度區(qū)，在蓄水前存在著較為頻繁的小震或弱震活動，最大地震震級為3級左右，年地震應(yīng)變釋放約為1.2×108J1/2，根據(jù)2004年印度尼西亞9級地震之后的紅外增溫結(jié)果(馬瑾等，2010)，龍門山斷裂帶上的構(gòu)造應(yīng)力得到了進(jìn)一步的增強，正進(jìn)行著孕震過程。

而在紫坪鋪水庫西南的水磨地區(qū)，淺部分布著易發(fā)生水庫誘發(fā)地震的灰?guī)r。再加上該地蓄水之前不斷發(fā)生的小震活動，在其地殼淺部形成了許多裂縫，并且中灘鋪斷層穿過了紫坪鋪庫區(qū)。所以，紫坪鋪水庫具備了水庫誘發(fā)地震的滲漏條件。

在已往的大多數(shù)水庫誘發(fā)地震震例中(胡毓良等，1979;丁原章等，1989;楊清源等，1996)，往往存在著不小的前震或越來越多的微震，僅從M-T圖上能夠很明顯地顯示出地震活動增強的現(xiàn)象，成為了水庫誘發(fā)地震震例的重要標(biāo)志之一。例如，中國新豐江水庫在6.1級地震前的最大前震為4級，并伴有地震頻次不斷增強的現(xiàn)象。印度的柯依那6.5級水庫地震前存在著5級地震。而汶川8級地震的前震只有3.6級，即使對1次8級天然地震來說前震震級都偏低。有一種可能是因為誘發(fā)的主要是斷層的重新活動，其前震數(shù)量比較少，可以從含已知斷層面的巖石力學(xué)實驗中的聲發(fā)射活動特征得到驗證(馬瑾，1987)。

在汶川8級地震發(fā)生后，我們根據(jù)哈佛大學(xué)的矩心矩張量解目錄，在1977年1月至2010年6月期間內(nèi)在川滇及鄰近地區(qū)總共收集了大于MS4.5的中強震級以上的地震124次，大多數(shù)地震震級為5＜MS≤6，其中最大地震為2008年5月12日的MS8.0汶川地震，該構(gòu)造應(yīng)力場方向為245°，傾角為9°(馬文濤等，2010)，而汶川地震發(fā)生前原構(gòu)造應(yīng)力場的最大應(yīng)力σ1的方位角為257°，傾角為16°;中間應(yīng)力 σ2的方位角為87°，傾角74°;最小應(yīng)力 σ3的方位角為348°，傾角3°(許忠淮等，1987;崔效鋒等，1999，2006)，說明汶川地震的發(fā)生沒有引起構(gòu)造應(yīng)力場的變化。由于汶川8級地震主震破裂起始點的震源機制解以逆沖為主(王勤彩等，2009)，逐步由以逆沖斷層型為主轉(zhuǎn)變成走滑型為主(王衛(wèi)明等，2008)，傾角60°，與構(gòu)造應(yīng)力場的最大應(yīng)力σ1夾角56°，其摩擦系數(shù)等于0.75，非常不利于產(chǎn)生滑動，因此，我們斷定區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力場不是汶川8級地震的初始發(fā)震力。

圖7 汶川8級地震(a)與水磨震群中2008年4月5日04：01：16.54的ML 1.3地震(b)波形比較Fig.7 The comparison between the waveform of the MS 8.0Wenchuan earthquake(a)and the ML 1.3 earthquake(b)near Shuimo area at Zipingpu reservoir at04：01：16.54 on April 5，2008.

圖8 紫坪鋪水庫誘發(fā)汶川8級地震的過程示意圖Fig.8 The diagrammatic sketch of the process of Zipingpu reservoir inducing the MS 8.0Wenchuan earthquake.

從紫坪鋪水庫的震源機制結(jié)果看，水磨震群與汶川8級地震的逆沖斷層型震源機制一致(胡先明等，2009)。中央斷裂帶南段由2條地表斷裂帶組成，其中一條為映秀斷裂，另一條就是穿過紫坪鋪水庫庫區(qū)的中灘鋪斷層，在整個龍門山斷裂帶的中央斷裂帶中形成向NW凸出的形狀。因此，這種凸凹體形成的局部應(yīng)力場是汶川8級地震的初始發(fā)震力。

在紫坪鋪水庫蓄水前存在著較為頻繁的小震或弱震活動，最大地震震級為3級左右，年蠕變能釋放約為1.2×108J1/2，可能正在進(jìn)行著孕震過程。紫坪鋪水庫2005年蓄水之后，在一定的水壓和水滲透作用下，在距庫水10余km范圍內(nèi)先后發(fā)生了水磨震群與深溪溝震群，地震震源深度大都在3～8km之間，在2年半的時間內(nèi)多釋放了200%的蠕變能，并且在汶川地震前呈現(xiàn)出加速釋放的現(xiàn)象，引發(fā)中灘鋪斷層局部右旋的小錯動，明顯加速了局部應(yīng)力場改變的步伐，進(jìn)一步引起斷裂兩側(cè)的都江堰等地的應(yīng)力集中。在都江堰震群發(fā)生后，相當(dāng)于將頂在中央斷裂帶南段中灘鋪斷層下的“塞子”去掉，引發(fā)了中灘鋪斷層的整體逆沖錯動，帶動破裂沿中央斷裂逐步錯動，在區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力場的作用下，汶川8級地震的震源機制逐步由以逆沖斷層型為主轉(zhuǎn)變成以走滑型為主(圖8)。

致謝 四川省地震局提供了紫坪鋪水庫專用臺站資料，馬瑾院士對本項工作進(jìn)行了指導(dǎo)，聞學(xué)澤研究員提供了活動斷裂資料，在此一并表示謝意。

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face rupture，initial rupture，earthquake swarm

STUDY ON THE RELATIONSHIP BETWEEN THE RESERVOIR-INDUCED SEISM ICITY AT ZIPINGPU RESERVOIR AND THE MS8.0WENCHUAN EARTHQUAKE

MAWen-tao1)XU Chang-peng1，2)ZHANG Xin-dong3)XU Xi-wei1)LIHai-ou1)YUAN Jing-li1)
1)National Geophysical Field Observatory at Lhasa，Institute of Geology，China Earthquake Administration，Beijing 100029，China
2)Earthquake Administration of Shandong Province，Jinan 250014，China
3)Handan Seismic Station of Earthquake Administration of Hebei Province，Handan 056001，China

Using the observations of the Zipingpu reservoir seismic network(including seven short-period seismic stations，with an average station distance of 10km)of the period from July 2004 to 2009，and the data from January-December 2009 recorded by the intensive seismic observation network(six short-period seismic stationswith the station spacing of3km)，930 foreshocks near Zipingpu reservoir，themain shock，and 5789aftershocks，as well as the initial rupture of the MS8.0 Wenchuan earthquake were relocated with double difference location algorithm.Combined with the geological field investigations，the analysis of seismic activity in Zipingpu reservoir area，the distribution of coseismic surface rupture，the depth of initial rupture location of Wenchuan MS8.0 earthquake，and the aftershock distribution，we find that the occurrence of MS8.0Wenchuan earthquake has close relation with Zipingpu reservoir：1)The seismic swarms at the Shuimo，and Dujiangyan and Shenxigou area are 10 kilometers away from the reservoir，the seismic strain release caused by Zipingpu reservoir increased by 200%，and the release was closely related to water level changes and accelerated before theWenchuan earthquake;2)There are two northeast directed coseismic surface rupture zones with 1m displacement along Zhongtanpu Fault;3)the aftershocks ofWenchuan earthquakes aremainly distributed on northwestern wall of the Zhongtanpu Fault;4)The relocation revealed that the Wenchuan earthquake occurred at27minutes，59.5 seconds，the depth is between 6 ～ 9km;and 5)by comparison，the focal depths of the fore-shocks occurring on 2008-04-05 are about 7.8km，and the initial time of waveforms of this swarm is same as that of the MS8.0 Wenchuan earthquake.

Zipingpu reservoir，Wenchuan earthquake，reservoir-induced seismicity，coseismic sur

P315.2

A

0253-4967(2011)01-0175-16

10.3969/j.issn.0253-4967.2011.01.017

2010-10-12收稿，2011-03-15改回。

“十一五”國家科技支撐計劃項目(2008BAC38B04)資助。四川省地震局、河北省地震局邯鄲中心臺參與了編制地震觀測報告。

馬文濤，男，1958年出生，1996年畢業(yè)于中國地震局地質(zhì)研究所地球物理學(xué)專業(yè)，獲博士學(xué)位，副研究員，現(xiàn)主要從事地震學(xué)、地震動力學(xué)、誘發(fā)地震研究工作，電話：010-62009029或13651308114，E-mail：wentaoma@sina.com 或 wentaoma_1@126.com。