2) 中国呼和浩特 010010 内蒙古自治区地震局
2) Earthquake Agency of Inner Mongolia Autonomous Region, Hohhot 010010, China
金沙江下游白鹤滩水库是世界上第二大水库,水库坝高289 m,库容高达206.27亿m3,设计最高水位825 m,是一座仅次于三峡水库的高山峡谷型高坝大库容水库。白鹤滩水库坝址位于川滇菱形块体东部边界,多条晚第四纪以来活动的大型构造断裂带——四开交际河断裂、则木河断裂和小江断裂等在库区范围内交会,区域构造背景复杂,历史地震频发(图 1)。2013年以来,在库区布设密集水库地震监测台网,以全过程监测白鹤滩水库蓄水前后的地震活动及其变化。大坝2021年4月6日下闸蓄水,至2021年10月,坝前水位由658.44 m升至达816.61 m,水位抬升158.17 m。本文基于高密度观测台阵数据,采用三维速度模型开展白鹤滩大坝蓄水前后地震精定位,获得水库区高精度地震定位结果;采用高频波形匹配方法,获得白鹤滩大坝附近207次ML≥2.0地震的震源机制解,分析蓄水前后地震活动规律和水库地震特征及成因,为水库地震研究积累高精度、全过程观测成果。
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图 1 白鹤滩库区构造、历史地震及台站分布 Fig.1 Tectonic background, historical earthquakes, and distribution of stations in the Baihetan reservoir area |
结合地震活动特征、震源机制解和应力场及地质背景和蓄水水位变化情况,得到以下结论:
(1)白鹤滩水库蓄水导致库区范围内地震活动发生显著变化。截至2021年12月31日,记录到库区地震7 401次,其中ML≥3.0地震12次,最大为2021年12月21日发生在四川宁南骑骡沟镇的ML 3.9地震。库区地震月频次由蓄水前的不到80次上升为500次以上,2021年10月达1 200次。库区微震集中活动区域正断型地震事件明显增多,机制解反演得到的地震破裂面优势展布与当地主要构造或断裂带方向一致,显示出受局部构造环境控制的机制。
(2)水库蓄水前地震活动主要受区域应力场控制,沿断裂带分布。水库蓄水后地震活动丛集特征显著,在金沙江主干道的库段Ⅰ、Ⅱ和黑水河支流库段Ⅵ出现显著地震活动(图 2)。震源深度优势分布在10 km以内,各丛集条带的响应时间和强度不同,但b值均大于1。
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图 2 蓄水后库区地震时空分布 (a)库区地震随时间分布;(b)库区地震随深度分布 Fig.2 Spatiotemporal distribution of earthquakes in the reservoir area after impoundment |
(3)3个微震活动库段最大主压应力轴均近于直立,最大主张应力轴呈SSW向,近水平,表明蓄水后微震发生区域受到垂直压应力和水平拉张应力场的作用。本阶段地震的发生大多与水库蓄水载荷急剧增加和水位大幅度调整导致的库岸边坡或库区节理、裂隙、小尺度构造等受到的弹性应力相关,与位于其下游的溪洛渡水库在蓄水初期的特征一致。
水库蓄水对周围地震地质环境造成持续影响,结合库区复杂的构造背景及历史强震背景,需密切关注库区未来发生中强地震的可能。