人类能否引发地震？

yangqiji · 发表于 2011-5-5 10:08

标签：地震人类活动水坝水库杂谈

分类：科学探索

2008年5月，中国西南部的四川省发生了历史上最为惨烈的地震之一。据测定，此次地震震级为里氏8.0级，在地壳内产生了一条长达298公里的裂缝，并导致近80,000人遇难[来源：LaFraniere]。
地震发生之后，有人把目光投向了距离震中仅有5.5公里的水坝。许多科学家猜测，紫坪铺水库可能与触发此次地震具有关联。

难道地震不是自然灾害吗？

地震，这种地球表层的震动现象，是典型的自然事件。它们的发生往往由于地球表层以下的岩石板块发生了移动。这些板块沿着断层线活动，断层是地壳坚岩发生破裂的地方。当板块之间发生挤压或者分离，地壳就会发生剧烈震动。
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救援人员在中国西南部的四川省北川县地震现场搜救被困人员。

一些少数的自然事件比如火山喷发，有时也会引发地震。但是，地面的震感有时也可能来自于惊天动地的人为事件，比如地下炸弹实验、矿山爆炸——以及水库蓄水或者泄洪。

地下的爆炸引起地震，这很容易理解。但是大坝呢？水坝只不过是用于存蓄河水，它们如何引发地震呢？

在这篇文章当中，我们将了解水坝——更确切地讲是蓄水行为——如何引发地震，而且我们将寻找在历史上是否真的有因水库而引发的地震或其它“自然”灾害。我们大多数人都相信，人类行为可以对自然环境产生重大影响。在引发地震的案例中，我们将讨论人类的行为如何影响地下空间，以至地壳。

去掉“自然灾害”中的“自然”

建设大坝往往是浩瀚的工程，它们的结构十分庞大，形成的水库将存蓄大量的河水。比如紫坪铺水库，就有50层楼那么高，它可以蓄积来自岷江上游10亿立方米以上的江水。水体巨大的重量和润滑作用，可能触发2008年的大地震。

如果您从地面的自然状态来考虑，这很容易理解。河流下的土层只适于承受一定容积的水体。这些水流会给地面产生压力，它们渗入土壤的深度，也完全有赖于特定水体的自然状态。
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一名妇女坐在昔日曾是Longarone村庄的碎石之上，这里因意大利维昂特坝的意外事故毁于一旦。

当人们建设大坝阻挡河水，通过水库扩大水面面积并提高容积，这些自然特征就会改变——一些非常迅速而急剧。我们可能对通过滑坡表现出来的变化较为熟悉，比如水分使得支撑山石的土地变得疏松，以及水库蓄水季节性的上升和下降对地面的产生压力的波动。历史上最致命的滑坡发生在1963年的意大利北部，它将整个村庄的2500人吞没。这次灾难发生的原因是3亿立方米的山石落入维昂特水库，所产生的巨大浪潮瞬间没过261米高的大坝，下泄的水流淹没了下游城镇[来源:IR]。

同理，在中国发生的不少滑坡也被认为与长江上游修筑的三峡大坝具有关联[来源:Hvistendahl]。在2003年，初次蓄水之后一个月，该地区的一次滑坡就导致了14人遇难。在2006年水库提高蓄水高度之后，又发生了若干次滑坡，2007年的一次滑坡又掩埋了一辆大巴车。

建设大坝引起的滑坡的原理与引发地震的原理相同，不过在地震当中，这种作用主要发生在地表以下。

水库诱发型地震：导致地层运动

到目前为止，世界上因水库活动而引起的最严重地震发生于1967年的印度西部。工程人员建成科依纳大坝仅三年之后，该地区就发生了6.5级地震，共造成180人死亡。由大坝触发地震的现象，被人们称之为水库诱发型地震活动（reservoir-induced seismicity）。人们对这种地震并不是完全清楚，但是其基本的作用原理是这样的：
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即使与地震无关，三峡大坝已经证明可以引起环境问题。

当大坝建成并充分蓄水，库区下方的土层压力会急剧变化。当水库的水位上升，地下的压力也随之增加；反之，当水位降低，压力又会减小。这种压力的波动可以造成地表以下的构造板块（tectonic plates）发生微妙的变化，甚至导致它们发生移动。

另外一个影响因素来源于水体本身。当水压增长，更多的水体将会压入土壤，从而进入岩层的裂缝和间隙。这些水压可以扩展甚至造就新的、微小裂缝，从而造成地下更强的不稳定性。更为严重的是，当水渗得更深，它们就可能充当岩层之间的润滑剂，这些岩层原来仅仅通过相互之间的摩擦力而保持稳定，这种润滑作用可以造成岩层滑动。

在地震案例当中，我们很难证明大坝可以摆脱干系。因为在如此众多的作用因素下，我们很难确定在地表之下发生了什么。比如2008年四川地震，对于其发生的原因依然众说纷纭。在紫坪铺水库首次蓄水的2004年，共记录了730余次微型地震，大多数科学家相信，如果要证明该水库确实与大地震存在关联，还需要更长时间的研究[来源: LaFraniere]。

有一点可以确认的是，大坝并不能单独引发地震，其它风险因素，尤其是不稳定的断层线，本身已经在当地存在。在满足条件的情况下，大坝可以触发地震提早发生，而且有可能增强地震的量级——这就是为何在已知断层地区建设大坝极端危险的原因。

那么，许多科学家向三峡大坝可能引起的严重后果发出警告，就不足为怪了。他们认为，该大坝正好位于九湾溪-秭归、巴东断层线上。甚至有人声称，三峡大坝触发像2008年四川地震这样的大型地震，只是时间问题。不过，这些揣测是否合理，仍然需要科学家的进一步观察和研究。

（博闻网）