漫湾和大朝山电站水库诱发地震活动及其构造环境研究.doc
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1、漫湾和大朝山电站水库诱发地震活动及其构造环境研究 3毛玉平 , 王洋龙 , 付虹 , 李茂仙 , 胡可(云南省地震局 , 昆明 650224 )摘要 : 位于云南澜沧江中段的漫湾和大朝山两电站水库位置相邻、大小相仿 , 坝高和库容均达到可能诱发地震的规模 , 都处于构造复杂的逆断层环境 , 但蓄水后库区地震活动水平明显不同 , 其中漫湾水库有明显的诱发地震活 动 , 而大朝山水库蓄水 5年来库区未出现地震活动明显增强现象 。通过对漫湾和大朝山两电站水库蓄水后库区地 震活动 、库区地层和断层特点 、地震活动与库区地层和断层特点的关系进行分析 , 认为沿断层的库水渗透 、岩溶 塌陷 、水库规模 、
2、高应力环境 、规模较大断裂的通过和断层力学环境等 , 并不是这两个电站水库诱发地震活动的 主要因素 ; 而马街 、腰街 、哨街一带发育有 N E和 NW 向断层 , 且多为正断层性质 , 断面多倾向水库一侧 , 这些 断层的破裂可能是诱发水库地震集中发生的重要原因 。关键词 : 澜沧江中段 ; 水库诱发地震 ; 构造环境 ; 云南中图分类号 : P31517文献标志码 :文章编号 : 1000 - 0666 ( 2008) 03 - 0209 - 06A甚至是 518级地震的可能 。自 1938 年希腊马拉松水库 417 级地震和 1939年美国米德湖 (L ake M ead ) 416 级
3、地震提出水库 诱发地震问题后 ( Gup ta, 1992; 丁原章 , 1989 ) , 特别是上世纪 60 年代中国新丰江水库 611 级地震 后 5年内 , 赞比亚 津巴布韦的卡里巴水库、希腊 克里马斯塔水库、印度柯依纳水库相继发生 6级多 水库诱发地震以来 , 水库诱发地震研究一直受到 广泛关注。但是对水库诱发地震的孕育过程及其 机理认识一直存在较大争议 , 主要原因是缺乏对 水库地震过程及其有关现象的观测、研究 , 对水 库诱发地震机理 、诱发和发展过程尚处于推测阶 段 (毛玉平 , 2007 ) 。为了加深对水库诱发地震机理的认识 , 特别是 复杂构造区水库诱发地震问题的研究 ,
4、笔者选取位 置相邻、大小相近、同处于澜沧江大断裂带上、但 蓄水后库区地震活动水平明显不同的漫湾电站水库 和大朝山电站水库 , 利用已有研究资料 , 对蓄水后 库区地震活动、库区地层和断层特点、地震活动与 库区地层和断层特点的关系进行了分析。0 前言澜沧江纵贯滇西南 ,江 湄公河长 4 880 km ,境外段为湄公河。澜沧流经中国、缅甸 、越南 、泰国、老挝 、柬埔寨 6 国 , 属亚洲第一国际大河 、世界第三大国际河流 , 它的水利资源开发与利用 倍受沿岸各国关注。目前我国沿澜沧江规划了 14个梯级电站 , 电站 水库总库容达 51816 108 m3 , 电站总装机 2 202 万 kw。小
5、湾电站水库是澜沧江龙头水库 , 坝高 292 m , 水库总库容为 149132 108 m3 , 主库长 178 km , 于 2008年蓄水。漫湾电站水库位于小湾电站水库下 游 , 于 1993年 3月蓄水 , 是澜沧江上建成的第一座 水库 , 坝高 132 m , 库容 1016 108 m3 。大朝山电站 水库位于漫湾电站水库下游 , 坝高 111 m , 水库总 库容为 914 108 m3 , 2001年 11月蓄水。与其它一些水库相比 , 云南澜沧江中段电站 水库处于复杂的地震地质环境中 。前期预测研究 (毛玉平 , 2003 ) 认为这些水库具有诱发较大地震3 收稿日期 : 2
6、008 - 02 - 221基金项目 : 云南省科技攻关课题 “复杂构造区水库地震监测预警研究 ” ( 2006GS 01) 资助 1在漫湾水库南侧的马街、腰街、哨街一带 , 时空分布为 : 1994年 11月 5日至 12月 22日 , 地震主要分 布在漫湾库尾小湾坝址一带 , 距库边 010 km , 共17次 , 最大地震是 11 月 5 日的马街 416 级地震 ;2 蓄水后两库区的地震活动漫湾电站水库处上游 , 大朝山电站水库处下游 ,两者上下毗邻 , 均位于澜沧江中段 , 其中漫湾电站 水库 1993 年蓄水 , 大朝山电站水库 2001 年蓄水 , 两库蓄水后库区的地震活动性各不
7、相同。211 漫湾水库1995年 1月 5日至 3月 3日 , 地震主要分布在哨街、腰街区一带 , 距库边 012 km , 共 32次 , 最大地震是 1月 17日的 314 级地震 ; 1995 年 3 月 5 31 日 ,地震主要分布在漫湾库尾小湾坝址一带 , 距库边 010 km , 共 16 次 , 最大地震是 3 月 5 日的 415 级 地震 ; 1998年 9 月 2 24 日 , 地震主要分布在漫湾 库尾以南的洛党、茂兰交界地区 , 共 42 次 , 3 级以 上 7次 , 最大地震是 9月 13日的 318级地震。除上述地震外 , 在漫湾电站水库以北的无量 山区 , 水库蓄
8、水后仅记录到 40 个地震 , 并且分布不集中。与蓄水前相比 , 水库以北的无量山区的 地震活动没有增强的趋势 。漫湾库区 2000 2002 年地震频度与强度都明 显减弱 , 基本恢复到蓄水前的地震活动水平 , 与 库水位的关系不明显 (李永莉 , 2004 ) 。2004 年 3月至 2005 年 5 月 , 该区的流动数字 化地震台网共记录到漫湾库区范围地震事件 51 个 ,最大为 2005 年 1 月 3 日南涧 314 级地震 , 该地震 距漫湾大坝约 20 km。漫湾水库两岸 20 km 范围内 多数为 2级左右的微震 (叶建庆等 , 2006 ) 。212 大朝山水库大朝山电站水
9、库蓄水后 , 库区内地震活动表现 为地震频次增强但震级较低。2001 年 11 月 5 26 日 , 水位由 834109 m 上升到 88014 m , 其间在 10 km 范围内发生的地震最大为 213级。2003年 3月 12日 在大朝山水库西 30 km 的茶房、中山田一带发生 316 级地震 (王兰兰等 , 2005) 。2004 年 3 月至 2005 年11月 , 流动台网在大朝山库区记录到 36 个地震 ,最大的是 2005 年 8 月 20 日的景东县境内距库区20 km的 312级地震 , 其中距坝址 25 km 附近发生了5次地震 , 表明 2004 年 3 月至 200
10、5 年 11 月间的地 震活动主要在库区 25 km 以外地区 , 库区东、西两 岸各 20 km 范围内地震较少 , 震级一般在 3级以下 , 属微震范围 (叶建庆 , 2006) 。可见 , 大朝山电站水库蓄水后 , 库区附近地震 活动无明显增强 (图 3) 。但水库以外 2030 km 范 围地震活动却有增强现象。根据上述情况 , 漫湾电站水库和大朝山电站根据董天禹等( 2006) 的资料 , 自 1993年 3月开始蓄水到 1998 年 11 月 , 在漫湾水库区 50 km 范围内共记录到地震 289 次 , 其中 ML 210 地震 88 次 , ML 410 地震 3 次 , 最
11、大震级为 416 级。与蓄 水前相比 , 地震频度和强度明显增强 , 并且与水库库水位的变化有明显的对应关系(图 1、2) 。马街 416级地震发生在漫湾水库蓄水 1年半以后 ( 1994年 11 月 5 日 ) , 这是漫湾电站水库及附 近 50 km 范围地区自 1970 年以来最大的地震 , 震 中在漫湾库尾。蓄水后发生的地震 70%都位于库区附近 , 集中第 3期毛玉平等 : 漫湾和大朝山电站水库诱发地震活动及其构造环境研究211水库虽然规模相同、位置相邻 , 但水库蓄水后库区的地震活动却有明显差异。0 1 2 km的地震破裂带 。根据区域地震活动特点 , 漫湾电站和大朝山 电站水库附
12、近地震活动相对较弱 , 其中大朝山电站水库位于地震空区 (毛玉平 , 2003 ) 。312 水库库区地层与断层环境根据区域地质资料 , 漫湾电站水库中、尾段 以北 (即澜沧江断裂以北 ) 主要大面积出露寒武 系板岩、石英片岩、千枚岩 、变粒岩 , 局部有白 云质灰岩 (其中岩溶中等发育 ) ; 库首段的东侧出 露侏罗系砂岩和灰岩 , 白垩系砂岩和泥岩。水库 以南地区出露花岗岩、三叠系火山岩夹片岩和变 粒岩。漫湾电站水库蓄水后的地震主要发生在花 岗岩、三叠系火山岩夹片岩和变粒岩区。大朝山电站水库区两侧大面积出露三叠系中 基性火山岩系 , 水库区出露有二叠系砂板岩、片 岩 、碳酸盐和变质火山岩
13、, 以及燕山期花岗岩 。漫湾电站和大朝山电站水库库区断层发育 ,在水库 30 km 范围内发育的断层可分为长数十千米图 3 大朝山库区 M L 110地震 M 2T 图3 地质构造环境漫湾电站和大朝山电站水库所在地区地质环境复杂 , 主要表现在区域构造环境和库区构造环 境两个方面 。311 水库区域构造环境 漫湾电站和大朝山电站水库均位于大地构造分区边界 , 东部是由古生界复理石建造和古特提 斯地槽沉积、中生代侏罗系 老第三系红色内陆 湖盆沉积组成的唐古拉 昌都 兰坪 思茅褶皱 系 , 西部地区属冈底斯 念青唐古拉褶皱系 , 新 构造运动以来 , 东 、西部地区新构造特点差异明 显 (毛玉平
14、, 2003 ) 。漫湾电站和大朝山电站水库均位于规模巨大的 澜沧江断裂带内 , 该断裂是上述大地构造的分区界 线。断裂基本沿澜沧江河谷延伸 , 总体走向 NNW , 云南境内长达 800 km , 沿断裂发育达数百米宽的糜 棱岩带和破碎带。重力等资料表明 , 澜沧江断裂为 深大断裂。自 1520年以来 , 沿澜沧江断裂带多次发 生破坏性地震 , 澜沧江 50%区段的地震基本烈度为 度以上 , 其中地震基本烈度为 、 、 度的地 段分别为 54%、32%、12% , 澜沧江上规划的电站 中有 6个位于 度区内。南汀河断裂是漫湾电站和大朝山电站水库区 内发育的另一条规模巨大的活动断裂 , 总体走
15、向 为 N E, 由东 、西两支组成 , 在云南境内分别长180 km和 210 km。南汀河断裂发育历史悠久 , 经 历了多期构造活动。西支 1941 年发生耿 马 大 寨 7 级 地震 , 地震产生了长约 5 6 km 、宽 0 1 1 的大断层 (包括大断裂 )和数千米至数十千米的小断层(图 4 ) 。图 4 澜沧江中段漫湾和大朝山电站水库库区及其周围断层分布图 云南省地质局 119771区域地质调查报告 (景东幅 ) 1 中国人民解放军 00939部队 119781区域水文地质普查报告 (魏山幅 ) 1这些断层包括 :澜沧江断裂 ( F1 ) : 是漫湾电站水库和大朝山 电站水库区内发
16、育的一条主要断裂 , 主要沿漫湾 、 大朝山电站水库北、东侧发育 , 局部地段被库水 淹没。断裂在漫湾电站水库区段走向为近 EW、倾 向 S, 在大朝山电站水库区走向近 N S、断面倾向 W。断裂控制下分布有古生代变质岩系与三叠系火 山岩 , 破碎带宽 50200 m , 为逆断层。安乐 勐片街断裂 ( F2 ) : 发育于漫湾、大朝 山电站水库区以东侧 3 4 km , 沿无量山西坡发 育 , 走向 335 340 , 其东盘为下元古无量山群 和中侏罗系 白垩系 , 南盘为二叠系 白垩系 。 断面倾向 N E, 倾角 40 45 , 为逆断层。回龙山断裂 ( F3 ) : 又称帮伟 勐统街断
17、裂 , 展布于漫湾 、大朝山电站水库以东 15 20 km , 与 安乐 勐片街断裂基本平行 , 断面倾向 SSW ,倾角 20 45 , 为逆断层。新街断裂 ( F4 ) : 展布于回龙山断裂东侧 2 ( f7 ) 、羊圈山断层 ( f8 ) 。其中北桥河断层( f1 )走向 320 350 , 倾向 N E, 早期为压性 , 后期可能变为张性 ; 核桃箐断层N E; 三岔河断层 ( f3 ) 长( f2 ) 长 415 km , 倾向6 km; 关口断层( f4 )走向 NN E, 长 715 km , 为逆 断层 ; 羊 圈山 断层( f8 ) 发育于漫湾水库库尾南侧 3 5 km ,
18、长约 14 km , 走向基本与水库平行 , 断面倾向 N , 具张性。 大朝山电站水库库首东侧澜沧江断裂和安乐勐片街断裂间发育小规模的马家坡断层 ( f9 ) 和 永秀街断层 ( f10 ) , 它们均 为断 面倾向 W 的逆 断层。根据上述情况 , 漫湾 、大朝山电站水库区具 有以下构造特点 :(1) 漫湾、大朝山电站水库区处于逆断层环境 , 水库及其周围主要发育与水库近平行的逆断层。(2) 规模巨大的澜沧江断裂与漫湾、大朝山电 站水库关系最密切 , 它不仅纵贯漫湾、大朝山电站 水库区 , 还主要控制了漫湾电站水库北岸和大朝山 电站水库东岸。两个水库不仅均位于澜沧江断裂的 上升盘 , 局部
19、地段还有被库水淹没的情况。( 3 ) 大朝山电站水库主体段的东岸由澜沧江断裂控制 , 西岸由龙树山断层 ( F5 ) 、忙亚断裂 ( F7 ) 、帮六断层 ( F6 ) 控制 , 水库东西两岸断层 组合成 “反地堑 ”, 水库主体位于 “反地堑 ”内。( 4 ) 漫湾电站水库库尾南侧的马街 腰街 哨街一带 NW、N E 走向的小断层发育 , 这些断层 主要倾向水库一侧 , 根据构造类比 , 它们主要为 正断层性质 , 因此漫湾电站水库位于他们的下降 盘 。这些小规模的张性断层发育于 N E向南定河断 裂北端尾部 , 它们的形成可能与南定河断裂左旋 活动在该区形成尾部拉张有关。4 km , 并与
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- 大朝山 电站 水库 诱发 地震 活动 及其 构造 环境 研究
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