小浪底库区近场地震活动特征分析

0 引言

地震分为天然地震和诱发地震。在水利水电工程中，由于水库蓄水而引起水库区及周缘的地震活动，称为水库诱发地震（丁原章，1989）。丁原章（1989）统计发现，1989年以前世界上曾发生120余次水库诱发地震，最大水库地震为印度柯依那水库6.5级地震，其中中国有22例水库地震，最大为1962年广东新丰江水库6.2级地震。秦嘉政等（2009）研究发现，水库地震中发震水库为大中型水库的比例较少，且全球分布比较广泛，构造地震活动比较频繁和相对平静的少震、弱震地区均会发生。产生严重破坏的5—6级水库诱发地震，引起各国政府、水利工程师及地震学者的高度关注，并进行了广泛研究（Gough D I et al，1970； Raleigh C B et al，1976； Gupta H K，1985；郭贵安等，2004）。

小浪底水利枢纽工程位于华北地块南缘，地震地质背景复杂，属特大型水库，为典型高坝，具有发生诱发地震的可能。贺为民等（2000）利用灰色聚类法分析认为，小浪底坝址区诱发地震的最大震级为M 5，并指出小浪底水库可能诱发地震的库段为库区中段；王世昌等（2006）利用丁原章（1989）给出的研究方法，结合周边地震活动，得出小浪底水库潜在震源区震级上限为M 6.5。以上相关研究，均利用小浪底库区外围资料进行推测，本文旨在利用小浪底水库数字化观测资料，对库区范围内地震活动和发震机制进行探讨，为小浪底水库安全监测提供参考。

1 水库工程及历史地震影响

小浪底水库主体工程1994年9月开工，1997年10月实现大坝截流，1999年底第一台机组发电，2001年12月工程竣工，控制流域面积69.4×104 km2，最大水深140 m，为特大型水库（贺为民等，2001）。该水利枢纽位于黄河中游豫晋两省交界，位于洛阳市西北约40 km处。水库集水区地处峡谷地段，地势西北高东南低。小浪底水利枢纽大地构造处于秦岭复杂构造带以北，太行山中隆起之南，位于太行山东南麓向东南凸起的弧形部位（董来启等，2009）。

据王世昌等（2006）对历史地震资料（公元519年—1969年地震记录）的统计，有10次地震对小浪底库区的影响大于等于Ⅴ度，最大地震烈度为Ⅶ度（表1），且库区50 km范围内发生4.0级以上地震7次，最近地震距小浪底坝址仅25 km。统计表明，历史上该区地震属中等活动水平。

1970—1994年小浪底水库工程开工建设前，鉴于本区地震监控能力较弱，只考察M 2.0以上地震，统计整理地震173次，其中最大地震为1970年山西沁水M 4.7地震，地震分布见图1，图中红色圆表示M 2.0以上地震，蓝色圆表示M 4.0以上地震。由图1可知，本区地震活动总体较弱，以中小地震活动为主，主要分布在山西地震带南端、太行山断裂带南端河南偃师、孟县一带（图1）。

表1 历史强震对小浪底库区的影响 Table 1 The historical earthquake in the Xiaolangdi reservoir area

序号 发震时刻 φN λE 参考地名 M 影响烈度1 519-08-08 34°42′ 112°30′ 河南洛阳 5.5 Ⅵ—Ⅶ2 1303-09-25 36°18′ 111°42′ 山西洪洞 8 Ⅵ—Ⅶ3 1556-02-02 34°30′ 109°42′ 陕西华县 8 Ⅵ4 1587-04-10 35°56′ 114°00′ 河南卫辉 6 Ⅴ5 1695-05-18 36°00′ 111°30′ 山西临汾 7.5 Ⅵ6 1815-10-23 34°48′ 111°12′ 山西平陆 6.5 Ⅴ7 1830-06-12 36°24′ 114°18′ 河北磁县 7.5 Ⅴ—Ⅵ8 1920-12-16 35°30′ 105°42′ 宁夏海原 8.5 Ⅴ9 1937-08-01 35°24′ 115°06′ 山东菏泽 7 Ⅴ10 1965-01-03 34°48′ 111°12′ 山西垣曲 5.5 Ⅴ

图1 小浪底库区1970—1994年地震分布 Fig.1 The distrbution of the earthquakes in the Xiaolangdi reservoir area from 1970 to 1994

2 现今地震活动分析

2.1 资料选取

了解水库诱发地震的活动时间、空间特征，特别是分析水库蓄水和排水过程中的地震活动，是研究该类型地震活动机理与预测的基本条件（秦嘉政等，2009）。小浪底数字地震台网于2009年12月验收，包括8个测震子台（图2），投入运行以来记录了较为丰富的地震资料。在此只统计整理2008年10月至2012年12月底该水库测震台网记录的小浪底库区100 km范围内发生的地震，其中：0.0—0.9级地震171次，1.0—1.9级地震132次，2.0—2.9级地震47次，3.0—3.9级地震4次，震中分布见图3中绿色圆（图中蓝色圆表示历史地震）。

采用梁尚鸿等（1984）提出的P波初动结合振幅比的方法，求解小浪底水库中小地震的震源机制解，给出信噪比较高的20次2.0级左右地震的震源机制解，见表2，节面的方位展布见图6。

图2 小浪底数字地震台网台站分布 Fig.2 The stations distribution of Xiaolangdi Digital Seismic Network

2.2 地震空间分布

小浪底库区地震活动近年来以中小地震为主，近库区地震一般在3级以下，属微破型水库诱发地震；波形记录表现出高频、衰减快等特点，具有水库诱发微小地震的特征。从空间分布看，小浪底水库地震主要集中在库区中段，且位于水库边缘，呈团状散布，一般认为，该区地震的发生由库水沿断裂带渗透所致。

由图6可见，20次地震的节面Ⅰ和节面Ⅱ呈现出较强的NNW向展布特征。据统计，20次地震中，发震断裂走滑性质的有11次、逆断层7次、正断层2次，逆断和走滑断层性质占总数的85%（表2）。根据已往水库地震的研究结果（丁原章，1989；郭贵安等，2004），水库地震多具有逆断或走滑性质，说明小浪底库区地震与对水库地震的认识具有较好的一致性。震源机制解给出的2个节面走向与库区局部地质构造带走向相吻合，均为NNW向，区域构造应力场对库区的作用不容忽视。

图3 2008年10月—2012年12月地震重定位前后震中分布 Fig.3 The epicenters of earthquakes from October 2008 to December 2012,before and after relocation

图4 重新定位前后震源深度统计 （a）初定深度；（b）重新定位后深度 Fig.4 The histogram of focal depth before and after relocation

2.3 地震性质

从统计的小浪底库区地震活动看，震级不大，震源较浅（图4），记录波形（图5）表现为高频、初动清晰、衰减快的特点，符合水库地震特征（丁原章，1989）。

2.4 震源机制

星期五下午放学前，陆浩宇终是忍不住了，在我书里夹了一张纸条：我知道早餐是你买的，我代那些同学谢谢你了！不过，希望这事到此为止。

图5 典型波形记录 Fig.5 The typical waveform records

图6 震源机制节面的方位展布 (a)节面Ⅰ； (b)节面Ⅱ Fig.6 Focal mechanism nodal plane orientation distribution

The Department of State had expected that passport and visa disputes might happen, so a timely instruction was sent to Grady:

表2 20次地震震源机制解 Table 1 The focal mechanism solutions of 20 earthquakes

节面Ⅰ 节面Ⅱ P轴 T轴 N轴滑动角/° 倾角/° 走向/° 滑动角/° 倾角/° 走向/° 走向/° 倾角/° 走向/° 倾角/° 走向/° 倾角/°（1）2009-11-12T11:16 M 2 地震，震中（34.98°N，112.09°E），震源深度 6 km-161 62 267 -30 73 168 125 33 220 8 321 56（2）2009-11-13T08:31 M 1.8 地震，震中（34.97°N，112.07°E），震源深度 5 km-3 59 75 -149 88 167 36 23 297 20 171 59（3）2009-11-13T09:15 M 2.4 地震，震中（34.98°N，112.09°E），震源深度 5 km 100 43 266 81 48 72 169 2 278 83 79 7（4）2009-11-13T16:28 M 2.1 地震，震中（34.98°N，112.08°E），震源深度 4 km-152 55 267 -38 67 160 119 43 215 7 313 46（5）2009-11-14T07:18 M 1.9 地震，震中（34.98°N，112.09°E），震源深度 6 km-146 67 268 -27 59 163 128 40 34 5 299 50（6）2010-04-17T14:12 M 2 地震，震中（34.98°N，112.21°E），震源深度 8 km 10 86 13 176 80 282 147 4 238 10 35 79（7）2010-06-04T11:48 M 2.1 地震，震中（34.98°N，112.17°E），震源深度 5 km 3 32 335 122 88 242 305 35 181 38 61 32（8）2010-06-04T13:04 M 2.1 地震，震中（34.98°N，112.18°E），震源深度 6 km 126 4 118 87 86 262 355 41 169 49 262 3（9）2010-08-11T05:28 M 2.1 地震，震中（34.68°N，111.9°E），震源深度 6 km 97 63 199 77 29 4 284 17 126 72 16 6（10）2010-11-24T00:42 M 2.8 地震，震中（34.87°N，112.17°E），震源深度 5 km-176 16 125 -74 89 31 317 44 106 42 211 16（11）2010-11-25T04:25 M 2.2 地震，震中（34.88°N，112.17°E），震源深度 6 km-48 38 17 -117 62 149 15 62 258 13 162 24（12）2010-12-12T09:23 M 2.3 地震，震中（34.88°N，112.16°E），震源深度 6 km-97 21 308 -87 69 135 50 66 223 24 314 2 2011-03-08T18:32 M 2.2 地震，震中（34.93°N，112.08°E），震源深度 5 km 30 29 305 115 76 188 258 27 128 52 2 24（13）2012-01-21T06:18 M 1.9 地震，震中（34.92°N，112.08°E），震源深度 6 km 176 56 313 34 86 46 175 20 275 26 51 56（14）2012-02-21T21:24 M 2.1 地震，震中（34.92°N，112.08°E），震源深度 7 km 176 70 314 20 86 46 178 11 272 17 56 70（15）2012-06-20T20:17 M 1.8 地震，震中（34.92°N，112.08°E），震源深度 6 km 125 28 276 73 67 57 160 21 300 64 64 16（16）2012-07-09T15:54 M 2 地震，震中（34.92°N，112.07°E），震源深度 7 km 52 65 31 143 45 273 148 12 254 53 50 34（17）2012-08-07T09:32 M 1.9 地震，震中（34.92°N，112.07°E），震源深度 5 km 169 42 306 49 83 44 166 26 278 38 51 41（18）2012-09-22T04:13 M 1.9 地震，震中（34.87°N，112.16°E），震源深度 6 km 70 28 10 100 64 213 295 18 144 69 28 9（19）2012-09-27T08:36 M 2.1 地震，震中（34.86°N，112.17°E），震源深度 6 km-29 49 35 -135 69 145 9 46 266 12 165 41

3 结论与讨论

由小浪底库区2008年10月—2012年12月地震分布图（图3）可见，地震活动主要集中在库区中段，成团状散布，且以小地震活动为主，属典型的非构造型水库地震（贺为民等，2001）。作者通过双差定位（Waldhauser F et al，2000）方法对地震进行重新定位，见图3中红色圆，发现除外围部分地震向内收敛外，震中总体分布格局变化不大，局部地区地震变化应为当地地质情况的真实反映。对重新定位的震源深度分布进行统计（图4），发现多数地震分布在5—10 km深度，显示小浪底库区孕震层主要分布在地下10 km左右，即孕震层位于上地壳。

从小浪底库区震源机制分析，主要以逆断或走滑断层为主，较大地震的节面展布方向与区域构造一致，说明库区的地震活动同时受到区域构造的影响。

（2）健全独立董事的选举方式。独董是由股东大会根据参选名单，采取简单多数的投票制选举产生的，这样固然可以提高股东大会参与选举的热情和参与感，但是最终结果仍旧是由董事会决定的。因此，应尽可能削弱大股东在选举中产生的作用，将参选名单的确认由董事会提出改为由中小股东联名提出并选举。

由地震精定位结果可知，震中分布和震源深度均表现出分段特征，可以认为是当地地质环境的真实反映，为确定小浪底库区的发震层厚度、活动地块的下部边界、地震成因机制以及地震危险性，提供了重要的基础数据。

成名多年的老戏骨，《济公》游本昌老师亲自给她题词：“以文艺化导人心，乃吾辈重任也，杨紫同道共勉。”一路跌跌撞撞走来，杨紫铆足了劲去沉淀，磨炼演技，征服了观众！

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