三峡水库重点监视区地震环境变化与断裂构造关系研究

一、 成果概况

本成果是在三峡集团科研专项基金（SXSN/3354，SXSN/3511）项目的支持下完成的。自三峡水库诱发地震监测系统建成运行以来，记录了不同蓄水阶段库区重力场、形变场、地下流体及地震活动的情况，为研究蓄水前后库区地震地质环境变化提供了宝贵的资料。本项目系统梳理了已有的多源观测资料，融合多种方法研究了三峡蓄水对库区地震时空分布、形变场及重力场的影响。对重点监视区内的仙女山断裂、九畹溪断裂及高桥断裂进行了深入研究。采用野外调查与室内试验相结合的方法，对断层的地质学特征及运动学特征进行了分析。并利用库区2.0级以上的地震进行了蓄水前后库区构造应力场变化的研究，讨论了库区地震活动与水库蓄水及断裂构造的关系。本项目研究成果为三峡工程大坝的安全运行及地震趋势分析提供了科学依据，同时对研究流体与断裂构造相互作用诱发地震机理方面有促进作用。

二、主要创新点

1) 对三峡地震资料收集基础上，对地震事件震相数据进行了重新拾取，联合绝对定位和相对定位方法对库区地震进行了重新定位，并分析了库区地震时空活动特征。

2) 利用收集到的GPS、跨断层测量数据分析了三峡蓄水前后库区形变场变化特征及断层活动情况。

3) 利用收集的重力数据，分析了三峡库区密度分布特征，并研究了三峡蓄水前后库区重力场变化。

4) 对蓄水前后断裂带附近发生的小震进行了震源机制求解，探讨了小震对区域构造应力场的影响及与断裂构造的关系。建立了三峡水库地质模型，进行了理论模拟。并计算了三峡水库2003年蓄水以来的几次较大地震的库仑应力变化，分析了其对重点监视区主要断裂的影响。

5) 通过将典型滑坡的监测资料与降雨量、水位变化、地震活动等资料进行综合分析，初步讨论了蓄水对库区地质灾害影响。

三、应用效益及前景

本研究成果得到中国长江三峡集团及相关专家的一致认可，并顺利通过验收。研究成果已为三峡工程公司、湖北省地震局监测预报中心的地震会商提供了非常有价值的参考。在三峡地区的基础研究、地震预报、社会建设等方面发挥了重要作用。

本项目研究成果为综合运用地球物理学、构造地质学、地球化学及数值模拟等方法，深入开展断裂带结构与流体运移关系的研究奠定了扎实的基础，对深化认识流体对断裂构造的影响及对地震的孕育发生过程有重要意义。该研究取得的一些认识，对于地学其它研究领域及工程实践也有借鉴意义，诸如核废液的地下贮藏、石油和天然气的勘探与开采、地下热能的开发利用等。

图1重新定位后地震分布图

图2 仙女山断裂带断层泥石英微形貌特征

(主要以擦痕、断口、应力断裂等特征为主，反映断裂最新的运动特征以粘滑为主，具备孕震条件)

图3主要断裂附近部分地震震源机制解时间演化序列

图4 2013年12月16日巴东M5.1地震库仑应力变化图

(巴东地震应力触发影响的范围有限，震后震源区应力降低)

图5 三峡库区2003年4月-2003年7月重力变化图

(2003年5月25日至6月11日蓄水过程引起的最大重力变化近200微伽，离库岸愈近，变化愈大)

图6白家包滑坡位移-降雨-库水-地震曲线图

(降雨量与滑坡变形具有明显的相关性，但降雨对其影响具有一定的滞后效应)