胸懷大地經(jīng)緯 心納祖國山河

寒來暑往、歲月風霜，當年無畏的地質工作者，如今淬煉的更加沉靜有力。其身后的學養(yǎng)、執(zhí)著以及大無畏的科學精神，使他具有了能夠不斷超越自我、超越局限的勇氣，同時也為這位水庫地震科研工作者提供了更為廣闊的天地。

這位水庫地震研究專家就是馬文濤，中國地震局地質研究所副研究員。他毅然投身的這個需要經(jīng)受風吹日曬、跋山涉水的艱辛事業(yè)，但為了促進我國水庫地震研究水平，他那飽含深情的胸懷中始終難以割舍下這片山河。

三十年的科研生涯，如今的這位水庫地震研究專家仍舊追隨著自己的內心理想，盡情地將自己的經(jīng)驗和智慧留在需要他的這山河和熱土上。風霜雨雪伴隨著山路的蒼茫，改變的是歲月，不變的是這位地震研究學者的執(zhí)著。歲月流逝見證這位執(zhí)著前行者不息的腳步，中國廣闊的山河大地，也灑滿他的汗與淚；與此同時，馬文濤的忠誠、堅毅、理想、犧牲，也不斷得到了充分考驗和詮釋。

認識水庫地震 了解水庫地震成因和機理

作為一位常年研究水庫地震的科學家，馬文濤以一個專家的角度為我們通俗地介紹了水庫地震?！八畮斓卣鹬皇钦T發(fā)地震中的一種類型，是因為水庫蓄水而引起巖體中應力和能量釋放而產(chǎn)生的地震（Reservoir-induced Seismicity，簡稱RIS）。由于其震源淺，引發(fā)的危害嚴重，特別是由于有可能引發(fā)工程災害及崩滑流等次生災害，不僅水電工程界與地震界高度重視，而政府與公眾也高度的關注，已成為地震科學研究的熱點與焦點之一。” 馬文濤說。

水庫誘發(fā)地震與天然地震相比較有較大的區(qū)別，在地震分布空間、發(fā)震時間、最高震級、地震震源特征、庫水滲透的巖性條件和構造條件的水文地質條件、其它類型地震等方面都存在著一些自己的活動特點。通過對150例全世界已發(fā)生水庫誘發(fā)地震震例參數(shù)統(tǒng)計，馬文濤等人提出了水庫誘發(fā)地震的七個辨別方法：

方法一：時空一致性，地震分布于水庫周圍并在蓄水過程中，多數(shù)距庫岸10千米范圍內、深10千米以上，少數(shù)具有時空延展的趨勢；

方法二：地震頻次、震級與水位變化密切相關性；

方法三：序列完整，“前震-主震-余震”或“前震-震群-余震”，以1-3級微震居多；

方法四：較高的震中烈度、地震動頻率和地面峰值加速度，一般1-3級地震的震中烈度達6度，但衰減快；

方法五：應力降偏小，震源尺度偏大；

方法六：發(fā)震地段具有良好的庫水滲透條件（巖溶、張性斷層或張性裂縫等構造）；

方法七：排除其它淺源地震（通過地震觀測、地質調查等手段，排除礦山地震、抽注液地震、爆破地震等其它類型淺源地震 ）。

對于水庫地震的研究現(xiàn)狀，馬文濤說，我國的研究基本上與地震的研究是同步的，跟國際的主流水平一樣，儀器也非常先進。而且我們的研究手段也非常豐富—用地震學、地質學、測量學等高科技測量與勘探手段。我國在該領域的研究之所以能始終緊跟世界的腳步，首先，得利于我國擁有像三峽水庫等這樣的地震震例進行評價和監(jiān)測；其次，是有著一批像馬文濤這樣的不斷創(chuàng)新科技方法的科學家。

水庫地震的研究有著非常重要的社會價值。據(jù)資料記載，國內外地震、地質專家普遍承認的水庫誘發(fā)地震約150例，它們僅占世界大壩會議已登記的幾十萬座水庫的2～3‰。但是不容忽視的是，隨著大壩壩高的增加，發(fā)生水庫誘發(fā)地震的比例也相應增加，壩高超過200米的水庫，發(fā)生誘發(fā)地震的實際比率約為33%。另外，絕大多數(shù)水庫誘發(fā)地震的震級小于里氏5級，屬于弱震或微震，約占總數(shù)的80%以上；較強的水庫誘發(fā)地震不到總數(shù)的20%，其中5.0～5.9級的中等強度地震10例，6.0～6.5級強度的地震僅4例。截至目前，世界上已記錄的最大的水庫誘發(fā)地震為6.5級—1967年12月發(fā)生在印度柯依納水庫。

迄今為止，只有兩例水庫誘發(fā)地震對大壩局部地段造成損害，一個是我國的新豐江水庫（6.1級），一個是印度的柯依納水庫（6.5級），壩址處地震強度均為8度；經(jīng)抗震加固后，至今都在安全運行。

曾參加過三峽工程重新論證和三峽水庫地震加密臺站建設的馬文濤說，具體到我國長江三峽水庫勘察與設計，始于解放前，大體經(jīng)歷了三個階段：解放后到1976年，是以區(qū)域穩(wěn)定性為主的勘察階段，全國許多科研、教學和生產(chǎn)單位的數(shù)百名地學專家和科技人員做了大量基礎的地質工作，并設立了由7個地震監(jiān)測臺組成的三峽臺網(wǎng)，已連續(xù)觀測近30年，取得了豐富翔實的地震活動實測資料，確定了三峽高壩配葛洲壩低壩的兩級開發(fā)方案，初步完成了三斗坪壩址的選址工作。1976年至1985年，對三峽水庫誘發(fā)地震問題進行全面地震地質論證和大壩設計。在進行了大量野外勘察和室內研究工作的基礎上，對發(fā)震可能性、可能發(fā)震庫段和最大震級等，做出了分區(qū)的初步評價。研究成果和學術報告超過了30項，確定了三峽水庫蓄水位由150米變?yōu)?75米的方案。1986年至1989年三峽工程重新論證，由水利部牽頭，聯(lián)合國土資源部、中科院和中國地震局等有關部門，在地質與地震專家組指導下又進行了補充工作，提交了新的研究成果。對三峽水庫的地震地質背景和地質條件進行了系統(tǒng)分析，對長江三峽水庫誘發(fā)地震的發(fā)震可能性、發(fā)震地段及震級上限等做出了評價，為國家提供了三峽水庫建設決策的最后依據(jù)。

2001年10月由24個子臺組成的三峽水庫數(shù)字地震臺網(wǎng)正式觀測，有效地監(jiān)測三峽水庫壩址到奉節(jié)縣城庫段里氏1.0級以上地震。至2003年6月三峽水庫蓄水以來，歷經(jīng)135米、156米和175米蓄水過程，每年伴隨著約兩千次水庫誘發(fā)地震的發(fā)生，2008年11月6日在秭歸縣的屈原鎮(zhèn)發(fā)生了到目前為止三峽水庫最高震級4.1級的水庫地震。

據(jù)馬文濤介紹，我國對三峽水庫誘發(fā)地震問題的研究，進行了大量考察調研，獲得了豐富的基礎資料和成果，其深度和廣度可以說是達到了前所未有的程度，有效地保障了三峽水庫的安全運行。

從三峽的例子，我們看到了水庫地震研究的實踐價值，它可以為擬建立的水庫作出科學的指導意見和具體的抗震依據(jù)，為減輕水庫誘發(fā)地震災害提供了示范實例。對此，馬文濤強調，水庫誘發(fā)地震確實存在，希望社會能有對此應有客觀準確的認識。

正視水庫地震 做好防震減災

馬文濤說，水庫地震是通過蓄水手段，將積蓄在巖體中應力和能量釋放，誘發(fā)出地震。所以，水庫地震也是與人類工程活動相關的一種自然現(xiàn)象。

我國已建成水庫有9萬余座，其中已發(fā)現(xiàn)40多座水庫蓄水后發(fā)生了地震，如廣東新豐江、湖北丹江口和前進、湖南南沖和湖北黃石、浙江湖南鎮(zhèn)、安微佛子嶺、江西柘林、遼寧參窩水庫等。其中1962年3月19日，廣東新豐江水庫發(fā)生的一次6.1級地震，是我國迄今記錄最大的水庫地震。

河源市新豐江水庫于1959年10月20日開始蓄水，一個月后即出現(xiàn)地震活動。其后隨著庫區(qū)水位迅速上升，地震活動相應加強。1962年3月19日04時18分53秒，當水位為110.5米時，誘發(fā)了6.1級地震。該次地震滯后第一次高水位半年，震源深度5公里，震中在大壩附近1公里處，造成數(shù)千間房屋損毀，10人死亡，七十人受傷。有關資料顯示，從1962年至今，新豐江水庫周邊共發(fā)生4級以上地震40多次。

一個不容忽視的事實是，地震確實會增加人類生存的不安全因素。所以，面對地震的威脅，人類不能簡單地選擇逃避，只能以科學的、正確的態(tài)度正視他，馬文濤也說，只有足夠的正視，我們才能更好地利用現(xiàn)有的科學技術手段，盡可能的減少地震所造成的危害。

馬文濤表示，地震對水壩、水電站已經(jīng)該區(qū)域的生產(chǎn)生活安全性的影響毋庸置疑，所以，我們老一輩的科學家就非常重視是水庫水壩建設地震問題。作為世界上水電資源豐富的國家，水壩的抗震是我們非常重要的研究領域。

如今，馬文濤和同事們一起接過了老一輩科學家們的旗幟，他們孜孜不倦地奮斗在第一線，通過對12座上世紀九十年代以來水庫誘發(fā)地震新震例的現(xiàn)場地質調查和分析，極大地豐富了水庫誘發(fā)地震數(shù)據(jù)庫；使用我國大型水庫532座、全世界140座水庫誘發(fā)地震震例資料，對灰色聚類法中的水庫地震預測指標進行了修訂，形成水庫誘發(fā)地震危險性綜合評定技術，使得水庫誘發(fā)地震危險性評定方法更具合理性、科學性和可操作性，并對長江三峽水庫、新豐江水庫和龍灘水庫的不同構造部位的水庫誘發(fā)地震危險性進行了評價。

另外，在震源機制分析和地震分類方面，馬文濤有獨特的見解，他把震源機制用三角圖示法直觀劃分成一、二級地震類型，這就把地震學中的矩張量、斷裂力學中的九種錯動方式與構造地質學中的正斷層、逆斷層和走滑斷層等復雜斷層錯動類型結合起來，修訂了地震矩張量分解成迪卡爾坐標四種基本分量中沒有正斷層機制的物理解釋，這對于判斷地震震源錯動復雜類型是一個非常好手段和途經(jīng)。

科學家們的工作總是卓有成效的，正是隨著探索的深入，有著豐富實踐經(jīng)驗的馬文濤不斷地將自己的獨特感悟融合到對水庫地震的研究當中，不斷地創(chuàng)新并總結出有價值的規(guī)律和方法，為水庫水電事業(yè)作出了重大的貢獻。在科學研究之余，馬文濤向社會普及和傳播水庫地震的防震減災知識，他也希望媒體能夠多關注水庫地震研究，讓公眾能夠正確地認識水庫地震及危害。

潛心水庫地震研究 不斷譜寫科研精彩

由于涉及到利益和責任的問題，目前，我國水庫地震研究工作者也會被誤解，但質疑和誤解并不能夠阻擋馬文濤追求真理、追求科學的決心。在他看來，只有這片山河能夠最大限度的寧靜，作為一個科技工作者，自己的心靈才能夠寧靜。這就是他潛心科研的出發(fā)點和最終落腳點，胸中的知識和不斷積淀的智慧，都是為了他心中的這片可愛的山河。

有著這樣的理念和胸懷，積極進取的馬文濤，才能夠專心致志地投入到科研創(chuàng)新之中，才能夠不斷深入探索水庫誘發(fā)地震奧秘并取得了諸多卓有成效的評價方法。

馬文濤認為，水庫地震的重要誘發(fā)因素與以下幾點相關:

1.巖性條件。據(jù)統(tǒng)計資料分析，組成庫盆的巖性與水庫誘發(fā)地震有一定的相關性。碳酸鹽巖地區(qū)最易于誘發(fā)巖溶性水庫地震，其次為花崗巖、玄武巖和片麻巖類型堅硬脆性的結晶類巖石，易于誘發(fā)水庫地震。碎屑巖和砂頁巖構成庫盆的水庫，不易誘發(fā)地震。

2.構造條件。水庫誘發(fā)地震是巖體中的斷裂在庫水作用下發(fā)生錯動引起的?，F(xiàn)代構造活動較強烈的地區(qū)，由于活動斷裂常常隨地應力的局部集中，有利于誘發(fā)較強的水庫地震。特別是在構造特殊部位，如斷裂帶的端點、拐點、凸凹體等，更易誘發(fā)較強的水庫地震。

3.滲透條件。水庫誘發(fā)地震的發(fā)生必須有庫水滲透參與，因此，庫盆巖體的滲透條件是誘發(fā)地震重要條件之一。滲透性好的巖體，如碳酸鹽巖、多裂隙脆性巖體等構成的庫盆，較易誘發(fā)地震，而不利于庫水滲透的砂頁巖庫盆，不易誘發(fā)地震。張性斷裂或張扭性斷裂更利于庫水向深部滲透，易于誘發(fā)地震。

4.水庫規(guī)模。小型水庫發(fā)震概率小于萬分之一，中型水庫發(fā)震概率小于千分之一，大型水庫發(fā)震概率在百分之七左右，壩高大于200米的水庫發(fā)震概率在33%左右。

5.天然地震活動背景。強震區(qū)和高烈度區(qū)有利于誘發(fā)較強的水庫地震。特別是處于地震臨界期或靠近臨界期的地區(qū)易誘發(fā)出水庫地震。

任何知識的運用和掌握都是從點滴的實踐中獲得。從1982年起，馬文濤就參加了浙江省湖南鎮(zhèn)水庫、貴州省烏江渡水庫、湖南省東江水庫、長江三峽地區(qū)等的野外地震觀測任務，豐富的實踐活動給予了馬文濤不一樣的科研視野，也使得他迅速成長起來。

近年來他主持開展的紫坪鋪水庫、長江三峽水庫和貴州省董菁水庫等的誘發(fā)地震的實踐活動中，馬文濤和奮斗在水庫地震科研第一線的同仁們一起，為構筑中國水庫地震防震減災的防護網(wǎng)做出了艱苦卓絕的努力，并積累了寶貴的高精度數(shù)字地震資料。

在實踐活動中，馬文濤為配合典型水庫誘發(fā)地震危險性評定技術及預警技術研究（“十一五”國家科技支撐計劃課題2008BAC38B04）工作，增設了紫坪鋪水庫地震加密臺站（6個臺站，2008年12月到2010年9月）、長江三峽水庫地震加密臺站工作（30個臺站，2009年3月到現(xiàn)在），取得了汶川地震和長江三峽水庫地震的新資料，發(fā)現(xiàn)汶川8級地震的初始破裂深度在6～9公里之間，與紫坪鋪水庫水位變化存在著一定的相關關系，為研究汶川地震成因打下了一個很好的物質基礎；分析了長江三峽水庫誘發(fā)地震成因，新發(fā)現(xiàn)在巴東北岸神龍溪兩岸存在著的三條線性地震分布在碳酸鹽背斜軸部，走向東西向，與地層走向一致，屬于水庫蓄水后庫水沿地下暗河滲漏而引起的水庫地震。

2010年1月17日，貴州省董菁水庫庫區(qū)曾經(jīng)發(fā)生Ms3.4級水庫地震，引起巖崩、滾石和山體滑坡，造成6人死亡、9人受傷的重大災害。為研究貴州省董菁水庫誘發(fā)地震活動特征，了解庫區(qū)地震的構造背景，探討水庫誘發(fā)地震的機理、孕震環(huán)境和動力學過程，評定董菁水庫地震危險性程度，解決董菁水庫最高震級和發(fā)震地段問題，馬文濤同中國水電顧問集團貴陽勘測設計研究院合作，于2011年9月在董菁水庫原有庫區(qū)地震臺網(wǎng)10個短周期數(shù)字地震臺站的基礎之上，新增設了10個短周期數(shù)字地震臺站，使得董菁水庫庫區(qū)地震臺站之間的最小臺距達到3～4公里。

2011年10月3日在庫區(qū)記錄到Ms2.6級地震，2011年11月6日發(fā)生了Ms3.9級水庫地震，正好處在董菁水庫地震加密臺網(wǎng)網(wǎng)內。原外圍地震臺站交匯這次Ms3.9級水庫地震震中在董菁水庫大壩（以南）下游3公里處，而從地震加密臺網(wǎng)記錄得到的波形初步判斷，Ms3.9級水庫地震震中應該在北盤江與打幫河交匯處董崗附近，這兩點的平面距離相差了8公里左右，而從地表滑坡、巖崩和地表震動感覺也支持加密臺網(wǎng)所得到的結果，說明在水庫區(qū)使用小臺距地震臺網(wǎng)能夠最有效地提高地震定位精度。

水庫地震研究是一項實踐性非常強的學科，需要科技工作者們有著無私奉獻的態(tài)度和堅忍不拔的毅力，正是抱著為社會做貢獻的想法，馬文濤始終堅守在他熱愛的科研事業(yè)上，淡泊名利，兢兢業(yè)業(yè)，只把社會的責任放在心中。

馬文濤艱苦卓絕的實踐經(jīng)歷和堅毅執(zhí)著的品性，給人一種堅強和篤定的力量，這種力量正是我們這些后輩值得學習的。

“心共河山一片丹”，如今，馬文濤這位執(zhí)著的科研工作者，仍以滿腔的熱情、無悔的執(zhí)著，于科學價值與社會價值之間，尋找著最大的交集。

專家簡介：

馬文濤，1982年2月云南大學地球物理系地球物理專業(yè)畢業(yè)，1996年12月在中國地震局地質研究所獲得博士學位，碩士生導師，中國地震局地質研究所副研究員。承擔過國家支撐科技課題、“七五” 三級子題、多項國家地震局“十五”三級子題、地震科學聯(lián)合基金課題，參加了國家地震局“八五”二級子題、“九五”三級子題和“十五”三級子題、國家重點基礎研究發(fā)展規(guī)劃項目子題、國家自然科學基金和地震科學聯(lián)合基金課題的相關研究工作，現(xiàn)在主要從事水庫誘發(fā)地震、近場地震學和震源機制解的研究工作，先后發(fā)表文章25篇。獲得中國地震局科學技術進步一等獎（1次）、二等獎（1次）和三等獎（2次）。