什麼是水壩地震？該說法是否有科學依據？

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剛看了張神圖，故生此問。

事實上確實有水庫誘發地震這麼一詞兒，其特點是震級小，具體的我以後補充。

有關這張「神圖」，我僅能從我知道的來說一下。
不談三要素的地震預報統統都是耍流氓！三要素是時間、地點、震級。不談時間、震級的話，四川本來就屬於南北地震帶，發生地震是必然的事兒。圖中的話就像「明年四川肯定要下一場雨」一樣，當然氣象局肯定不會這麼說。

並不能說相關專家無知，而是科普工作沒有開展，宣傳力度不夠。大家如果留意各種學術期刊，可以看到大量關於水庫誘發地震的文獻，詳細介紹了水庫誘發地震的來世今生。
另外，在汶川地震之後，nature、science、JGR、GRL、EPSL各種期刊上都有相關地震危險性判斷的文獻，對於龍門山斷裂帶的南段，也就是本次發生地震的雅安地區，研究結果顯示的都是地震危險性上升。而這一上升是由汶川地震造成的應力載入。
對地震危險性的評價，通常使用庫侖破裂應力。這一指標有一特點就是隨距離衰減較大。從圖中標示的位置來看，距離三次地震的位置都較遠。三峽蓄水造成的影響，遠不如一場降雨來的大。

回答完畢。

# 定義

水庫區有大斷裂破碎帶存在時，蓄水後水滲入岩層，促使岩層變形錯動，而觸發的地震，水庫誘發地震，簡稱水庫地震。

# 共同特點

（1）與水庫蓄水有明顯的相關關係：水庫建成蓄水後，隨著水位升高，開始出現地震，有的達到最高水位時出現最大地震，當庫水位降低時，地震活動相應減弱。
（2）震中位置多集中在庫壩區或附近範圍內。
（3）震源淺、震級不大、前震多、餘震時間長、衰減緩慢。

via 水文地質手冊[M]. 劉正峰. 北京: 銀聲音像出版社, 2005.

# 國內的典型 新豐江水庫地震

新豐江水庫1959年10月20日蓄水後，水位由原河道 37.8 米開始迅速上升，約一個月後，水位升至56米時，庫區出現有感地震。
1960年5月，水位升到81米時，發生了三至四次強度為 3.1 級左右的有感地震；
1960年7月18日，水庫水位升到 90 米時，發生強度為 4.3 級的中度地震；
1962年3月19日，水庫水位升到 115 米時，發生了震級 6.1 級的強震，震中位於大壩下游 1.1 公里處，震源的深度約為 5 公里，此次地震造成大壩108米高程右岸 13-17 壩段總長達 8 2米的水平裂縫。
此後，地震的強度逐年迅速減弱。
新豐江水庫大壩是世界上第一座經受六級地震考驗的超百米高混凝土大壩。
在2013年2月22日，河源發生有感地震，強度為4.8級的中度地震，懷疑由水庫引發。

via 新豐江水庫

# 關於三峽
即使有水庫地震也只會在庫區及其附近。
就是各位要黑三峽，說說氣候、生態也就罷了。
汶川、蘆山都是構造地震，三峽可沒那大能力。

此現象，有科學依據，並且已經被很廣泛地觀測到了。

這屬於地球物理的fluid induced seismicity的問題。水庫里水會滲透到周圍岩體內使其pore pressure $P_f$ 上升，降低有效正應力(effective normal stress $ar{sigma_n} = sigma_n-P_f$ )以及斷層間的摩擦力(因為 $f =ar{sigma_n*mu}$ , $mu$ 為摩擦係數)，進而促進斷層間的滑移，即地震的發生。

一個著名的實驗（Beer Can Experiment)很簡單明了的解釋了這個現象：

Fig 1. Beer Can Experiment. Online Search

冰啤酒的罐子表面會有水珠凝結，使其和下面桌子的接觸面間的 $P_f$ 上升，降低摩擦阻力。所以冰啤酒在傾斜角度僅1 度的時候都能滑動。

很多人為因素都足以使pore pressure上升到產生地震的水平: 開採油氣的時候往地下注水、修水庫等等等。。。

Fig 2. Schematic diagram of mechanisms for inducing earthquakes. Earthquakes may be induced

by increasing the pore pressure acting on a fault (left) or by changing the shear and normal

stress acting on the fault (right). [After Ellsworth 2013].

美國頁岩氣的開發過程中的注水活動使全國美多處的地震頻率大大增加便是一現實中的例證。

Reference:

Ellsworth, W.L. (2013) Injection-induced earthquakes, Science,VOL.341,doi: 10.1126/science.1225942

水庫誘發地震誘震的機理：水庫蓄水後會引起庫區基岩空隙壓力升高，岩體壓縮變形，庫水在岩體中滲流引起流體壓力的擴散，都會使空隙壓力升高。總之，誰讓水庫下伏地質體變得不穩定，從而地質體發生地震，從而調整地質體的姿勢，重新達到平衡。

易立新(2002)總結了水庫誘發地震的地質條件:1)首先他發生在天然地震活動水平低的地區例如長江中下游及以南地區/印度半島;2)當庫區淹沒區岩溶發育時,發生水庫誘發地震的可能性增強;3)當淹沒區地質體呈現力學性質和滲透性的各項異性是,水庫誘發地震的可能性增大;4)庫區高角度正斷層比逆斷層和走滑斷層更容易誘發地震;5)水庫誘發地震總是分布於距離水庫淹沒區20km以內。歐作畿總結水庫誘發地震條件為：大地構造條件、區域地質條件（包括新構造活動跡象，地熱流現象，岩石介質條件，水文地質條件）。

引自歐作畿（2005）水庫誘發地震研究，雲南水力發電。

水庫誘發地震的特點：1）震中多集中在庫壩附近；2）震源淺、震源體小，多在10km以內，3）水庫誘發地震與水庫蓄水峰值有一定的滯後。4）前震極多，餘震以低速衰減。就是前震多、餘震亦多。

水庫誘發地震的減免措施：1）選址前做好充分的地質條件，充分模擬。2）針對響應的地質條件選擇正確的壩型；3）做好水庫誘發地震的環境評價工作及後期的監測工作。4）針對出現的問題科學正確的補救。

因此在分析誘發地震是，首先，我們要判斷什麼是水庫誘發地震，判斷該地震是不是誘發地震。其次才能評判地水庫對地震的影響。針對上圖中汶川地震、玉樹包括隨後發生的雅安、魯甸地震等，均不能成為水庫誘發地震。在區域地質背景上，他們位於龍門山斷裂及其延伸線上，本就屬於地震多發地帶，單純的將他們歸因於三峽大壩的影響過於嚴重。我們現在還沒有證據證明三峽大壩是主謀。

針對三峽大壩是否影響雲南的乾旱等自然災害，我無法回答。

地震可能由水壩引發
2009-02-06 dancefree 譯言網
　　造成8萬人死亡或失蹤的四川地震已經過去將近9個月時間了，現在越來越多的美國和中國科學家開始認為，這次災難是由一座建成於4年前、距離地震地層斷裂帶不遠的水庫引起的。
　　哥倫比亞大學的一位科學家在對地震做過一番研究之後聲稱，地震之所以會發生，紫坪鋪水庫恐怕難辭其咎。該水庫蓄水總量達3.2億噸，而且距離一個眾所周知的主要地層斷裂帶不到一英里。他的這一結論，已於12月份提交給美國地球物理聯盟。無獨有偶，中國地質學家也於近期發現，水庫大壩在地震發生之前已經造成了極易引發地震的地質變化。
　　科學家強調，水壩和地震之間的因果關係並沒有被最終確認，而且，即便水壩引發了地震，它也是讓地震發生的時間提前了而已，這裡肯定要發生地震，一切只是時間問題。
　　然而，任何認為導致了這次中國近年來最嚴重的一次自然災害的其實是一項政府公共工程的觀點，勢必會在社會上引起軒然大波。
　　去年全國都在熱切討論政府責任的問題。在地震中有數以千計的孩子死去，他們悲痛欲絕的父母認為，要不是因為政府無能或腐敗，批准建造質量不過關的校舍，自己的孩子怎麼會死得這麼冤枉？這次里氏7.9級的地震遂由此升格為一個政治問題。
　　更多的民眾去年尤其憤怒於政府沒能及時制止受污染的奶粉而導致近30萬兒童患病，6人死亡。
　　「無論什麼災難，只要是和政府有牽連，其破壞性就會非常非常之烈，並且在政治上也會極其敏感。」布魯金斯學會中國研究部門主任李成說。
　　一旦能夠確證這次四川大地震「不是純粹的自然災害而有其人為因素，政府肯定會因為自己應為此負有責任而如坐針氈，備感憂慮」（李成語）。
　　針對紫坪鋪水壩的疑問有其特殊的微妙性，因為中國正在西南地區建造多座大型水利樞紐，這一地區雖然水資源豐富，但是也被認為是地震多發地區。
　　據一個名為「國際調查」的環保組織發表的一篇文章介紹，去年7月份，一群環保主義者和學者在向政府遞交的請願書中聲稱，為政府出謀劃策的科學家們沒有看清楚四川大地震背後的隱患，其實，在同一個山谷中和其他5條河流幹流上建造這麼多座大壩，其合理性頗可質疑。可任何認為四川省內的水壩給四川百姓帶來威脅的觀點都為中國政府所堅決拒斥，不少環保組織在其上宣稱很多危險都被忽略的網站，也被政府給屏蔽掉了。
　　一個水庫，不管規模有多大，僅靠它自己是沒有辦法引發地震的，這個觀點已基本上為科學家們所公認。只是，哥倫比亞大學拉蒙特-多爾蒂地球觀測站的資深科學家Leonardo Seeber說，如此之巨量的水會加速地震的發生，前提是能夠導致地震發生的地質條件已經具備。他說，最著名的案例就是1967年由位於印度邊遠地區的Koyna水壩所引發的地震，地震強度為里氏6.5級，結果造成180人死亡。
　　Seeber說，雖然四川大地震和紫坪鋪水壩之間的聯繫還沒有確認，但是，哥倫比亞大學專攻地質危險的研究人員
Christian Klose經研究後認為，如果沒有水庫所施加的壓力，這場地震本應該在數百年之後才會發生。
　　「地震是早晚都會發生，」Seeber
說，「但是災區的百姓肯定會認為早發生還是晚發生，這兩者之間的區別大了去了。」
　　據Klose推測，紫坪鋪水庫水體的重量是地殼運動一年裡面所造成的自然壓力的25倍。正是這過重的壓力，他在一篇未發表的論文摘要里寫道，「導致了北川地震的發生。」
　　紫坪鋪水壩有50層樓那麼高，能夠攔住超過10億立方米的水。它橫跨在岷江上面，是中國最大的水利樞紐之一。
　　官方人士稱，為了發展中國的西南地區而建設的耗資7.5億美元的紫坪鋪水壩，其發電站裝機容量為76萬千瓦，水壩的建成，有助於控制洪水，灌溉更多的農田，並為有超過1000萬人口的成都的工業企業和百姓提供用水。
　　2001年，幾乎是在水壩破土動工的同時，就有一位名叫李有才的專家表示，他擔心政府完全忽略了這麼做有導致當地發生強烈地震的風險。但是，據發表在專事環境類新聞的「中外對話」網上的一篇文章稱，政府有關部門批駁了他這種言論。
　　政府准許該水庫於2004年底開始蓄水。四川省冶金地質勘查局工程師範曉說，從2004年底到2005年底，共監測到輕微地震730次，震級都不超過3級。
　　發生於去年5月份的大地震，震中距離水庫只有3.4英里。地殼被地震扯開了一條長達185英里的大口子，而這個大口子的開裂方向，和Klose所說的水的施壓方向一致。范曉作為當地地質勘探隊的首席工程師，在地震發生後不久對記者說，他現在相信水壩對地震的發生時間、烈度和地點都有影響了。
　　「主要的教訓就是，在建造這些大工程之前，我們更多地需要考慮其科學性，而不能僅僅關心能發多少電，能蓄多少水或者是經濟上的利益。」范曉說。
　　中國地震局的2位科學家和其他3位學者在國內學報《地質地震》上發表的一篇論文再次引起了人們對這一話題的爭論。以上5位專家得出的唯一結論是，水庫所蓄之水的重量以及向地表的滲透，在將近4年的時間裡並在地質帶斷裂之前，分明地影響到了當地的地震活動性。
　　中國學者呼籲進行深入研究以期發現水庫是否觸發了地震。四川省地震局的杜芳是從事這一任務的學者之一，在星期四那天她說，如果不深入研究的話，是不可能知道水庫對地震是否有影響的。「不排除有影響這種可能性。」她說。
　　杜女士說她和其他科學家們能夠自主而充分地開展研究。「我們做科學家的能夠自主開展對任何議題的研究，只要這項議題本身有研究的價值。」她說，「我在獲取研究數據的時候並沒有覺得領導對我施加了任何限制。」
（譯者按：文中所出現之中文人名均為音譯）

轉載一篇2009年6月《新發現》的文章：
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當人類撼動地球

人類能夠誘發地震？這聽上去像個笑話。然而，築壩、採礦、鑽探、地熱應用等人類活動對地殼產生著深刻影響，有時甚至會引發毀滅性的反應。這樣的例子已經屢見不鮮……

編譯全志鋼

猜猜看，水壩、礦井、石油鑽井和地熱應用中心之間存在著什麼關聯？答案是：所有這些裝置都可能觸發……地震。「不可能！」你一定會這麼說。不過，只要翻翻報紙，你就會發現近些年來這樣的例子與日俱增。比如，2006年12月瑞士巴塞爾的一項深層地熱開發項目、2007年8月美國猶他州的一座煤礦、2008年2月德國薩爾布呂肯地區的一座煤礦都因為誘發了一系列的地震而相繼遭到媒體的炮轟。而針對去年5月12日中國四川發生的那場慘烈的大地震，也有一小部分科學家提出了大膽的設想，認為它的發生與附近的一座水庫不無關聯。

數十年的觀測
人類在地球上奔波勞碌，對地球來說就像是保齡球上的細菌一樣，說人類能夠對這個巨大的岩石球體造成什麼樣的影響，的確難以想像。「地震，完完全全是天災啊！」每個人都會很自然地這麼想。為什麼要把大地的震動歸咎於人類？如何能夠證明人類行為對某場地震負有直接責任？
事實上，數十年來，多項觀測已經令負責監聽地球脈搏的科學家們憂心忡忡。「人類行為可能影響地殼活動的擔憂之所以會產生，是因為不管從時間上看還是從空間上看，人類的建設行為譬如水庫蓄水等，與地震確實存在著某種巧合。」法國格勒諾布爾第一大學地球內部及地殼構造物理學實驗室的讓－羅貝爾·格拉索（Jean-Robert Grasso）解釋說，「如果只是觀察到一次這樣的地震事件，我們對此還會心存疑問，但如果一系列的地震都在一個特定的地點發生，我們就比較有把握了。」
為了驗證人類活動是否會對地球的地質構造產生影響，就必須確切地了解某個地區在修建一些受到指責的設施之前的地震活動。在法國，過去500年中人類有震感的地震都被很好地記錄在案。這為讓－羅貝爾·格拉索提供了充分的證據，使他得以令人信服地證明，自上世紀80年代以來在法國波城地區測得的地震，包括一些4級以上的地震，都是由於埃爾夫阿奎坦集團公司（Elf Aquitaine）對Lacq天然氣田進行大規模開採造成的。在此之前，從地震活動的角度來說，阿基坦沉積盆地一直是法國最平靜的地區。「資料記載顯示得一清二楚，在1969年人們首次開採天然氣的10年之後，地震開始在這個地區出現，從此便不斷發生。」巴黎地球物理學院的帕斯卡爾·貝爾納（Pascal Bernard）解釋說。
另一個例證是，從地質角度看，美國的東北部原本是一片很不活躍的地區，但自20世紀80年代以來發生了一系列的地震。科學家們認為，其中的三分之一都是由深層礦藏的開採、面積巨大的露天採石場以及深入地下的液壓井直接造成的！而根據紐約哥倫比亞大學拉蒙－多爾蒂地球觀測站（Lamont-Doherty Earth Observatory）的地質學家克里斯蒂安·克洛茲（Christian Klose）的研究證明，這並不是一個孤立的個案。

地殼的淺層
2007年8月，克里斯蒂安·克洛茲在其發表的統計結果中指出，在全球200多個地點，人類行為已經被公認為應該對當地地震活動的發生負責。由此他得出的結論是：「看一看全球範圍內人類誘發地震的分布，我們就會發現它們大多位於穩定的大陸地區，而這些地區的自然地震頻率從歷史上看都是很低的。」
要了解這種分布的成因，首先要知道，從邏輯上說，如果一個地區本身不是地震多發區，我們就更容易發現該地區的地震與油田開採或水庫蓄水之間的聯繫。在人們探測地下核實驗造成的地震時，這一原則也同樣有效。比如2006年10月朝鮮進行的核實驗便引發了一場4.2級的地震。這種分布的形成首先是因為監測較為便利，此外還存在著一些純粹地質學上的原因。其實，「平靜的」大陸地區發生地震的風險更大，因為和地震活動頻繁的地帶相反，這些地區的自然地震通常都是在接近地表的地殼淺層發生。而「這些可能產生地震的地層處於人類活動的干擾範圍之內，因而其平衡也更容易受到人類活動的破壞。」美國地質調查局（USGS）的亞特·麥克加爾（Art McGarr）說。這一點，對於證明地震與人類活動之間的聯繫來說，是一項關鍵性論據。這一論據比起那種簡單的「巧合說」來得更加有力，特別是它能夠說明為什麼在很多情況下，大型地震常常是在人類開發行為進行多年後才發生。

人類，地震「誘發者」
科學家們的理論基礎是一項已有上百年歷史，且在評估材料抗應力強度方面行之有效的，名為「莫爾－庫侖」的岩石力學理論。該理論建立在一系列石柱抗壓抗拉的實驗之上，能夠描繪斷層（地殼中天然存在的斷裂帶）如何隨著所受應力的變化接近或遠離斷裂的發生。主要的互相對立的應力，一是斷層上岩石質量造成的垂直力，而另一個則是由於地質構造板塊運動造成的擠壓或擴張的水平力。岩石在這些力的作用下發生伸縮變形，直到有一刻這些應力超過了斷層的承受能力，後者便發生斷裂，並釋放出它儲存的能量，這便是地震。
那麼人類在這整個過程中起到了什麼作用呢？人類通過水庫積蓄起質量驚人的水，或者開採出地下幾百萬噸的礦物或碳氫化合物，要麼是給地殼壓上千鈞重擔，要麼是減輕了它原本承受的重量。這樣一來，就改變了斷層在自然狀態下本來早已適應的應力，再加上地質構造力的作用，就為斷層的斷裂提供了便利條件。換句話說，「人類誘發的地震首先是一種自然現象，人類的責任僅限於起到了誘發作用。」拉蒙－多爾蒂地球觀測站研究人類活動誘發地震的專家萊昂納多·希伯（Leonardo Seeber）指出。科學家們的工作在於論證人類對斷層施加的應力改變，能夠促使地震在特定的時間、特定的方位以特定的強度發生。

小小的干擾足矣
通過對眾多案例的分析，我們得出了一個非常驚人的結論：人類不需要對自然體系進行強力干擾便能夠激發斷層的活動。「如果斷層已經處在斷裂的臨界點上，那麼斷層面的垂直應力只要有104帕（相當於大氣壓的十分之一）的改變就可能誘發斷裂。」帕斯卡爾·貝爾納解釋道。因此，就像壓垮駱駝的最後一根稻草一樣，人類也可能加速地震的發生。比如1989年澳大利亞紐卡斯爾的那場地震大概就是這樣發生的……當然，會受到人類活動影響的，不只是這些處於斷裂邊緣的斷層，因為，人類的干擾如液壓井，其量級可能是十幾個標準大氣壓，而這恰是斷層進行重整通常需要的力度。

數千年的影響
「那些處於地質旋迴中期的斷層，只要它們位於人類建築設施的附近，就很可能被人類活動激活。」帕斯卡爾·貝爾納指出。如果說人類不費吹灰之力就能喚醒沉睡的斷層，那就意味著，人類同樣也有能力與我們這個星球自身的力量抗衡……
我們也終將理解，人類活動具有誘發地震這樣一種相當令人不安的能力。因此，不能把地震完全看做是一種無法避免的天災而推卸掉我們自己的責任。現在有待了解的是，人類在多大程度上「提前了」斷層的斷裂。如果說，在斷層本來就以較高速度接近斷裂的那些地區，比如地質板塊的邊緣（如環太平洋火山帶或喜馬拉雅山脈），人類的干擾只是把地震的發生提前了幾年，那麼「在斷層運動極其緩慢的地區，比如地質板塊的中心地帶（如南非、澳大利亞或北歐……），人類干擾則可能將地震的發生提前上千年甚至上萬年！」萊昂納多·希伯指出，「在這種情況下，我們就可以說，如果沒有人類的介入，這些地震根本不會發生。」
面對如此令人困擾的情形，有人提出了這樣一個問題：既然我們知道人類干擾能夠誘發地震，那麼我們能否預知地震發生的日期？不幸的是，答案是否定的……「不管是自然的地震還是人類誘發的地震，都不可能被預測，」讓－羅貝爾·格拉索指出，「原因很簡單：我們不知道地殼中應力的情況，這是無法通過觀測直接獲得的。」不過，2004年以來，美國聖安德列斯斷層監測站（Safod）的地質學家們就一直試圖預測該斷層何時會發生地震。

越來越深……
科學家們在地表下3公里深處的鑽井裡安裝了一些探測器來監測岩石的屬性以及它們在這一深度的壓力狀況。這是一片前所未有的實驗領域，尚無法幫助人類預測斷層何時會蘇醒……因此，試圖摸清地球在人們的騷擾下什麼時候會勃然大怒，是完全徒勞的。「我們永遠不可能斷言，如果在斷層地帶進行建築就一定會導致地震，」讓－羅貝爾·格拉索總結道，「但是警醒地意識到地殼的脆弱狀態、意識到它是由一些隨時可能斷裂的區域及其他一些區域構成的一個非常異質的體系，這總是好的，不是嗎？」而目前，科學家們仍然無法斷言哪些區域是行將斷裂的……
人類通過改變大氣狀態的微妙平衡而對氣候形成了干擾，這點已經得到證明，我們同樣應該意識到人類也有可能惹惱我們這顆易怒的岩石星球。而且這種情況日益顯著，因為人類出於對原材料及能源與日俱增的需求而展開了對宏大工程的追逐，我們建築的水庫越來越巨大、對地球的挖掘越來越深入……南非的To Tauna金礦已經開採到地下3.9公里深處，而俄羅斯薩哈林1號石油鑽井已經深入地殼11公里。