水与地震的关系 

诱发地震也是地震成因的一种，常见于人工水库蓄水后诱发的地震，由此可见，水——与地震有着密切的联系。既然水与地震成因有关，那么对于海水深度达6千米的海沟、（假设把它看作是一座大水库），海水所产生的作用是值得我们探索的。这也充分说明，为什么水库蓄水能够诱发地震，但是无论次数和强度都远远低于海沟地震。根据资料记载：随着深度的增加，海水的压力越来越大，在89米深处，每平方米的横截面积受到的压力比在海面大近90吨。正是因为海沟承受了更多海水的压力导致了地震的频频发生。因此探索——水对水库诱发地震的影响，对于海沟地震的成因意义重大！ 

 海沟，它是大洋底部两壁陡峭、比相邻海底深2000米以上的狭长凹陷。海沟大都分布在大洋边缘，而且大多数与大陆边缘平行。对于海沟的定义，目前，海洋学界仍有不同的说法。有的科学家认为，凡是水深超过6000米的长形洼地都叫每沟。有的科学家则认为，海沟的真正含义，应该是指那些与火山弧(若干个弧状分布的火山岛)相伴生的边缘海沟。  

 一般说来，海沟的形状多呈弧形或直线，长500～4500千米，宽40～120千米，水深多为6～11千米。海沟有不对称的V形横剖面，沟坡上部较缓，而下部则较陡，平均坡度为5°～7°。偶然也会有45°那么大的坡度，比如太平洋中的汤如海沟。在海沟的斜坡上，有峡谷、台阶、堤坝和洼地等小地形。 

地球上主要的海沟都分布在太平洋周围地区，环太平洋的地震带也都位于海沟附近。是地震多发地区。这条地震带集中了世界上80％的地震，包括大量的浅源地震、90%的中源地震、几乎所有深源地震和全球大部分的特大地震。地球的海洋中一共有17条海沟，其中有14条位于太平洋。释放能量占全球地震释能量的76%。 

我国迄今已报道出现水库诱发地震的工程有25例，其中得到公认的有17例，是世界上水库地震最多的国家之一。值得注意的是，高坝大库中出现诱发地震的比例明显偏高。我国(含香港和台湾)已建成的百米以上大坝32座，出现了水库诱发地震的有10座，发震比例超过31%；其中1979年以后蓄水的17座百米以上大坝中有8座发生水库地震，发震比例高达47%，远远高于世界平均水平。  

从水库诱发地震的强度来看，全球发生6.0级以上强烈地震的仅占3%，5.9—4.5级中等强度的占27%，发生4.4—3.0级弱震和3.0级以下微震的占到70%(分别为32%和38%)。在我国这一比例相应为4%、16%和80%。但是水库诱发地震往往出现在历史地震较平静的地区，强烈和中强水库地震在大多数情况下都超过了当地历史记载的最大地震，许多发生弱震  

 本世纪40年代以来，世界上已有34个国家的134座水库被报道出现了水库诱发地震，其中得到较普遍承认的超过90处。有4例发生了6级以上地震，他们是中国的新丰江(1962年,6.1级)、赞比亚—津巴布韦的卡里巴(Kariba,1963年,6.1级)、希腊的克瑞马斯塔(Kremasta,1966年,6.3级)、和印度的柯依纳(Koyna,1967年,6.5级)。 

 高坝大库与水库诱发地震  

世界上一部分大型和特大型水库蓄水后都伴有地震活动。观测研究表明，相当一部分水库蓄水后的地震活动水平和活动特征都与蓄水前具有明显的差异。特别是高坝大库蓄水后地震活动明显增多的例子较多。水库诱发地震在时间和空间分布，震源机制，序列特征等诸多方面与天然构造地震相比较，有其自己独有的特征。据资料统计，目前世界上已有一百余个水库诱发地震例子，仅我国就有二十余例。尤其是坝高100米以上，库容亦达10亿立方米以上的水库发生诱发地震的概率较高。在我国已发生诱发地震的高坝水库约占总数的四分之一，且不少诱发地震均发生在天然地震的少震区和弱震区。 

 希腊的克里马斯塔水库和印度的柯依那水库等都先后诱发了6级以上的上的地震，造成了较严重的破坏和人员伤亡。其中坝高105米的新丰江水库6.1级地震和坝高103米的柯依那水库6.4级地震都是在少震区诱发6级以上地震的例子。柯依那水库发生的MS6.4级地震是目前世界上最大的诱发地震震例。该地震使柯依那市大多数砖石房屋倒塌，死伤约2500人。坝高128米的卡里巴水库是世界上库容最大的水库，库区历史上无地震活动记载。蓄水诱发的6.1级主震发生在开始蓄水四年后。坝高165米的克里马斯塔水库虽然位于地震活动活跃区内，但蓄水前的一百多年中从未在库区内观测到大于6级以上的水库诱发地震的例子。克里马斯塔则是蓄水后唯一发生了四次6级以上水库诱发地震的例子。克里马斯塔水库虽然位于地震活跃区内，但蓄水前的一百多年中从未在库区内观测到大于6级的构造地震。蓄水后仅六个月即发生 。

有一些在流体注入深井或大型水库蓄水后诱发地震的记录，虽然其机制仍被认为是由断层破裂而释放应变能。这些事例提出一个问题：在什么程度下，一口井或水库中的水会诱发那些否则要许多年后才会发生的地震?  

一个良好记载的案例是麦德湖事件，它于1935年水库蓄水之后发生在科罗拉多河上胡佛水坝。在湖形成之前该区无地震活动的历史记录，但蓄水后小地震频发。当水库充水之后建立了地方性地震台，记录表明，发震次数与水库的蓄水量变化有相当密切的对应关系。  

对水库水深超过100米和1立方千米体积的大型水库，这种效应最明显。然而，大多数这种大水库是无震的，世界上26个最大水库仅有5个发生无可置疑的诱发地震，包括赞比亚的喀瑞巴水坝和埃及的阿斯旺高坝。最合理的解释可能是，井或水库附近已经受构造力而产生应变，以致断裂已经几乎准备滑动，水头增加了压力，从而增加了岩石中的应力并驱动滑移；水也可使岩石弱化，降低岩石强度 

  
 新丰江水库诱发地震的特点主要有：其一，烈度高、震感强。这主要是因为水库诱发地震的震源较浅。新丰江水库的震源深度，约为1—11公里。1962年3月19日在库区发生的Ms6．1级地震，最大烈度为8度。这充分说明，其地震的震中烈度，远远超过相同震级的天然构造地震的烈度。其二，地震分布集中在水库影响区。虽然在水库地震活动的不同阶段，其分布有迁移现象，但基本都是在水库淹没区及影响区范围之内，一般在坝区，深水区相对应的库岸附近，特别是在裸露的峡谷地段地展较多。新丰江水库地震十分活跃的地区和最强的地震均位于水位最深(80米)的大坝附近。 


 地震活动与水库蓄水过程及运营有密切关系。一般水库蓄水后1—2月内开始发现微震活动，1—2年发生主震。而地震活动起伏与库水位的变化有明显的相关关系。位于新丰江水库大坝西南160公里的广州地震台在1959年10月，即在蓄水开始后一个月记录库区震因水位上升很快，地震活动非常频繁。1961年7月设立的地震台网到1972年12月记录了震级Ms>=0．2级的地震258267次，其中有23513次Ms>=1．0级。其四，有丰富的前震序列。新丰江水库地震序列，由前震、主震和余震组成。前震很多，余震衰减缓慢。其频度与震级关系中的b值和其他水库诱发的地震序列相似，但与正常的构造地震不同。前震的b值(1．12)比余震(1．04)高。这些值都比构造地震(0．72)大1．4—1．5倍。另外，余震与主震震级比值高(O．87)。其余震衰减系数为0.9，衰减缓慢。 


 据研究表明：水库蓄水和地震在时间、空间上关系密切。地震活动受水位的影响。水位快速上升至高水位，往往继之以地震活动的增强。因此，深循环的地下水通道可以在裂缝带中形成。据此，随着渗透压力的增大，地下水可以达到较深的循环，并引起断面上法向应力的降低，和软弱岩石结构面上的泥化，因而降低其剪切强度。在新丰江大坝,由于水位升高20米，水的渗透起初发生在沿大坝西北侧北北西何的断层带，结果诱发了微震。当水位升高50—60米时，渗透压力增强，形成一系列小震和震级Ms＞3．0的较强地震。当水位达到其峰值时，渗透压力变得最大，因而伴之以地震活动的高潮，产生最强的地震。 
 

  

    新丰江水库诱发地震的特点主要有：其一，烈度高、震感强。这主要是因为水库诱发地震的震源较浅。新丰江水库的震源深度，约为1—11公里。1962年3月19日在库区发生的Ms6．1级地震，最大烈度为8度。这充分说明，其地震的震中烈度，远远超过相同震级的天然构造地震的烈度。其二，地震分布集中在水库影响区。虽然在水库地震活动的不同阶段，其分布有迁移现象，但基本都是在水库淹没区及影响区范围之内，一般在坝区，深水区相对应的库岸附近，特别是在裸露的峡谷地段地展较多。新丰江水库地震十分活跃的地区和最强的地震均位于水位最深(80米)的大坝附近。


    地震活动与水库蓄水过程及运营有密切关系。一般水库蓄水后1—2月内开始发现微震活动，1—2年发生主震。而地震活动起伏与库水位的变化有明显的相关关系。位于新丰江水库大坝西南160公里的广州地震台在1959年10月，即在蓄水开始后一个月记录库区震因水位上升很快，地震活动非常频繁。1961年7月设立的地震台网到1972年12月记录了震级Ms>=0．2级的地震258267次，其中有23513次Ms>=1．0级。其四，有丰富的前震序列。新丰江水库地震序列，由前震、主震和余震组成。前震很多，余震衰减缓慢。其频度与震级关系中的b值和其他水库诱发的地震序列相似，但与正常的构造地震不同。前震的b值(1．12)比余震(1．04)高。这些值都比构造地震(0．72)大1．4—1．5倍。另外，余震与主震震级比值高(O．87)。其余震衰减系数为0.9，衰减缓慢。

据研究表明：水库蓄水和地震在时间、空间上关系密切。地震活动受水位的影响。水位快速上升至高水位，往往继之以地震活动的增强。因此，深循环的地下水通道可以在裂缝带中形成。据此，随着渗透压力的增大，地下水可以达到较深的循环，并引起断面上法向应力的降低，和软弱岩石结构面上的泥化，因而降低其剪切强度。在新丰江大坝,由于水位升高20米，水的渗透起初发生在沿大坝西北侧北北西何的断层带，结果诱发了微震。当水位升高50—60米时，渗透压力增强，形成一系列小震和震级Ms＞3．0的较强地震。当水位达到其峰值时，渗透压力变得最大，因而伴之以地震活动的高潮，产生最强的地震。

 

新丰江水库地震后,我国投入了大量的人力物力对其进行观测与研究。经他们研究总结提出水库诱发地震的特征是：

时间特征---诱发地震的产生和活动性与水库蓄水密切相关。水库诱发地震初次发震时间百分之七十左右发生在蓄水后一年内。主震发生的时间距初震一至数月的比例较高。一般的规律是水位上升伴随地震活动性增加，水位下降则地震活动性则减弱。也有个别水位与地震活动性负相关的例子，蓄水后排空反而出现了诱发地震。

空间特征---水库地震的震中大多分布在水库及其附近，特别是大坝附近的深水库区容易诱发较大的地震。水库诱发的地震一般局水域线不超过十几千米，且相对密集在一定的范围之内。水库诱发地震的震源深度一般很浅，多数在数百至数千米范围内，很少有超过十千米例子。

强度特征---多数水库诱发地震的最高震级不超过三级。据资料统计世界上诱发了5级以上中强震的水库约有二十余例，而诱发6级以上强震的水库只有四例。水库地震的震中烈度一般就达Ⅴ度，3级以上诱发地震震中烈度达Ⅵ度的例子亦不少。

活动特征---水库诱发地震有前震—主震—余震型和震群型两大类，且以具有快速响应特征的震群型居多。表征水库地震的震级—频度关系的B值较同样震级的天然构造地震的B值偏高。构造型水库诱发地震的活动持续时间长，余震频繁，衰减慢且强度亦高。


    对水库地震成因的探讨一直是人们最感兴趣的课题，库水的重力荷载作用和孔隙压力作用是诱震因素之一，但库水的作用必须借助于地质体中存在的导水结构面才能向深部传递。通过查明库区是否存在特定的水文地质条件来判别诱发地震的可能性，进而估计发震地点和最大可能强度，称为水库诱发地震研究中的水文地质结构面理论，是现阶段预测水库诱发地震的理论基础。
   据研究，我国曾归纳了以下七条可能诱发水库地震的定性标志。①坝高大于100米，库容大于10亿立方米；②库坝区有新构造，活断裂呈张，扭性和张扭，压扭性；③库坝区为中，新生代断陷盆地或其它边缘，近代升降活动明显；④深部存在重力梯度异常；⑤岩体深部张裂隙发育，透水性强；⑥库坝区有温泉；⑦库坝区历史上曾有地震发生。上述七条，符合数越齐备，越典型，则该水库蓄水后诱发地震的可能性就越大。
    
    岩溶塌陷型水库诱发地震最常见，多为弱震或中强震。我国在岩溶地区的大型水库有8个，其中4个诱发了地震。断层破裂型水库诱发地震发生的概率虽然较低，但有可能诱发中强震或强震。我国的新丰江水库和印度的柯依纳水库的诱发地震都属于这种类型。

 

加拿大地质学家帕特里克-吴认为，气候变暖将为地球带来许多地震。当冰河融化，产生的水引起海平面升高，同时将增加海底所承受的压力，并将影响海底的地质构造运动。已经有许多实例证明当水库蓄满水后，水的重量对地壳的压力会引发不同程度的地震。

 

应当指出，新建水库的每一次地震，都可能是地壳板块在压力之下的微量移动。

    从以上科学家们的研究结果来看，水库蓄水与诱发地震有着因果关系，所不同的就是海沟更深，更大。承受了更多的重力（静压力）荷载，加之潮汐、海浪对岛弧的冲击（动压力）荷载，在这两个荷载的共同作用之下，积聚了更多能量，并与地球内部在运动中积累的能量同向叠加，对地壳产生的巨大压力超过岩层所能承受的限度时，对地震的成因产生了更巨大，更深远的影响。

 

 

还有一个值得我们高度关注的与水无关、却可能与地震成因有关的现象，就是月震。

发生在月球上的地震叫月震。1969年美国科学家乘阿波罗号飞船首次踏上了月球，在月球上架设了 5台地震仪，能连续向地球发回月震记录资料，从此人类开始了月震观测与研究。

月球上没有水，也没有空气，测震仪每年会记到600—3000次月震，震级多数很小，大约不到2级，这使人们想到，月球表面尽管很平静，内部仍然十分活跃。测震仪还能记到陨石撞击月球产生的月震波。

从月震图上可以看出来，月震和地震很不一样，一个小地震可使远方的地震仪持续一分钟，而在月球上要持续一小时，震幅迅速增大后，衰减十分缓慢，这有趣的现象科学家认为可能和月球上缺水和岩石的破裂性质有关。

月震无论从发生的次数上、还是强度上，都比地震小很多，这应该不是一个偶然现象。是否因为缺少了水的诱发作用和重力的荷载作用值得研究。