從新豐江水庫誘發(fā)地震研究工作得到的啟示——紀(jì)念新豐江水庫地震50周年

胡毓良

(中國地震局地質(zhì)研究所 北京 100029)

1960年5—7月廣東河源新豐江大壩附近，連續(xù)出現(xiàn)強烈有感地震，引起水庫下游包括廣州市廣大群眾的不安，中共廣東省委向黨中央和國務(wù)院報告，隨即轉(zhuǎn)批到中國科學(xué)院。8月中國科學(xué)院組織考察隊，由林庭煌率領(lǐng)，我參加了首批考察，到現(xiàn)場實地調(diào)查歷史地震和地質(zhì)背景。1961—1964年中國科學(xué)院地質(zhì)研究所先后派出60人次，進行地質(zhì)背景及工程地質(zhì)問題的專項研究，提供研究報告26份。1962年3月19日該區(qū)發(fā)生6.1級強烈地震，我參加了地震宏觀調(diào)查，撰寫了《1962年3月19日廣東河源地震所形成的地表及建筑物裂隙》(內(nèi)部報告)。1962—1963年我利用1961年7月至1963年底的微震觀測資料，研究地震的分布并進行實地地質(zhì)構(gòu)造的對比追蹤調(diào)查，先后撰寫了《廣東新豐江地區(qū)地震的空間分布規(guī)律及其與地質(zhì)構(gòu)造的關(guān)系》(1963年廣東新豐江科研會議文件)、《新豐江地區(qū)地震的空間分布及其與地質(zhì)構(gòu)造的關(guān)系》、《新豐江地區(qū)新構(gòu)造運動的幾點認識》(1964年廣東新豐江第2次科研工作會議文件)。1972年1—3月由馬瑾、葉洪和作者等10人組成的微震震源力學(xué)研究組與廣東省地震局合作，在原有4個固定臺的基礎(chǔ)上增設(shè)了9個單分向流動臺，主要利用P波初動確定了207個微震(ML0.5～3.3)震源機制解，發(fā)表了《新豐江水庫微震震源力學(xué)的初步研究》論文(1974年《地質(zhì)科學(xué)》)。1975年為準(zhǔn)備在加拿大召開的第一屆國際誘發(fā)地震討論會，我參加了由中國科學(xué)院地球物理研究所主持的論文編寫組工作，最終由王妙月執(zhí)筆撰寫出《新豐江水庫地震的震源機制及其成因探討》論文(1976年《中國科學(xué)》)。

從新豐江地震的研究開始，對水庫誘發(fā)地震的認識由感性到理性，得到了許多啟示。

(1)早先人們都把在新豐江水庫發(fā)生的地震認為是構(gòu)造地震。特別關(guān)注是否與NNE向區(qū)域性的主要斷裂如河源斷裂、人字石斷裂有關(guān)。我對主震前后的地震空間分布進行了仔細研究，認為地震主要與NNW向的構(gòu)造有關(guān)，并不發(fā)生在NNE向主斷裂上。在地震密集帶可能延伸到地表的位置，進行過追蹤調(diào)查，并沒有發(fā)現(xiàn)相應(yīng)規(guī)模的斷裂，而是一組節(jié)理密集帶。中國東部幾個水庫誘發(fā)地震的震例，也有類似情況。NNW向是一組引張性構(gòu)造(節(jié)理或斷層)，它有利于庫水滲透，地震多發(fā)生在這組構(gòu)造上。

(2)根據(jù)地震臺網(wǎng)測定的資料，在控制范圍內(nèi)的A區(qū)，震源深度集中在5km左右，而在外圍的B區(qū)和C區(qū)，誤差較大，在10～15km間(圖1)。我們在增設(shè)的湖羊角臺，曾記錄到大量分辨不出S－P的極微震，它們是極近處極淺的地震。另外，新豐江水庫1級地震，大壩附近經(jīng)常有感，許多地震伴有地震聲(或為高頻波)，這些宏觀現(xiàn)象也表明震源深度遠淺于5km。我們在其他水庫用小孔徑臺網(wǎng)測得的震源深度多為百m、幾百m或1～2km量級。這個問題值得進一步研究。此外，有人把A，B，C區(qū)的地震統(tǒng)一進行深度隨時間變化的研究，認為地震隨時間向深處發(fā)展，這也許是一種錯覺，因為A區(qū)地震出現(xiàn)早于B，C區(qū)。而B，C區(qū)地震的測定精度較差，震源深度偏深。實際上地震深度確定的精度達不到進行這種分辨的要求。

圖1 新豐江水庫區(qū)M S≥2.0地震分布圖(1961年7月—1978年12月，據(jù)丁原章等，1989)Fig.1 Map showing distribution of earthquakes with magnitude M S≥2.0 in Xinfengjing reservoir area(July，1961 － December，1978).M S6.1;2 M S5.3，5.1;3 M S2.0 ～4.9

(3)新豐江地震有一個明顯的前震期，主震前地震沿N30°W方向密集成帶，長約5～6km，歷經(jīng)約兩年半，發(fā)生6.1級主震。主震后這個帶上的地震明顯衰減。這或許可以理解為前震的連續(xù)發(fā)生是不斷克服構(gòu)造面上的參差點(阻礙)的過程，應(yīng)力最終集中在最大的阻礙上，超過其強度時則發(fā)生主震，主震后其摩擦強度明顯降低。地震沿構(gòu)造帶有一個明顯的發(fā)生—發(fā)展—消亡的過程，這是構(gòu)造面不斷弱化的過程。這或許可以提示我們，水庫蓄水后如出現(xiàn)地震，應(yīng)抓緊前震期時間，進行精細的研究，對是否會發(fā)生強震進行評價。從新豐江水庫和其他水庫的經(jīng)驗看，如地震的空間分布呈分散或團塊狀，表明它們發(fā)生在較小規(guī)模的構(gòu)造上，一般不會發(fā)生強震;如密集成一定規(guī)模的帶上這有可能發(fā)生較強地震。地震的發(fā)生—發(fā)展—消亡的過程，即構(gòu)造面的弱化過程，是很難用觸發(fā)作用作解釋的。

(4)在新豐江微震震源機制的研究中，我們分出了5種錯動類型，其中，正斷層錯動型約占62%。我們在其他水庫的觀測研究中，也發(fā)現(xiàn)正斷層錯動是一種主要類型?？梢?，在水庫誘發(fā)地震中，重力也是一種不可忽視的發(fā)震初始應(yīng)力。

(5)從地質(zhì)條件和地震情況看，A，B，C區(qū)(D區(qū)的地震尚未做詳細的研究)是各自獨立的發(fā)震區(qū)。有人以A區(qū)地震為中心逐步向B，C區(qū)擴展，用地震區(qū)面積隨時間的增長計算出水力擴散速率，這種認識和方法頗值得商榷。

(6)新豐江地震主要發(fā)生在水庫區(qū)的下游和上游峽谷及基巖裸露區(qū)，而盆地及松散層覆蓋區(qū)則幾乎沒有地震。我們在研究中國水庫地震震例時也發(fā)現(xiàn)同樣情況。峽谷和基巖裸露區(qū)由于裂隙和斷層發(fā)育比盆地和松散層覆蓋區(qū)更有利于庫水滲透。這也為進行誘發(fā)地震可能性評價提供了一種依據(jù)。

概而言之，新豐江水庫是中國水庫誘發(fā)地震研究的策源地，在那里的工作，得到的啟示值得終生回味。