新聞動態(tài)廣州地化所對新豐江水庫地震的系統(tǒng)研究取得新進(jìn)展
新豐江水庫位于廣東省河源市，水庫于1959年蓄水，之后地震活動性顯著增強(qiáng)，并于1962年誘發(fā)了6.1級地震，成為目前為止世界上四座誘發(fā)過震級大于6級的水庫之一。近50年來，該水庫周邊地區(qū)地震活動仍然頻繁，與水庫蓄水初期相比，地震的分布以及機(jī)制也發(fā)生了變化。然而，由于新豐江附近監(jiān)測臺站的不足，對于新豐江水庫誘發(fā)地震的研究，包括地震的發(fā)生機(jī)制，水庫地震位置和機(jī)制的變化情況，誘發(fā)地震和水庫地下結(jié)構(gòu)及水位的關(guān)系等等，還存在很多爭議，需要我們做進(jìn)一步的研究。此外，作為世界上最具代表性的誘發(fā)地震水庫之一，新豐江水庫的地震研究，無疑也為理解水庫誘發(fā)地震的機(jī)理提供重要的信息。
為了系統(tǒng)研究新豐江水庫的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及地震發(fā)生的機(jī)制，廣州地球化學(xué)研究所同位素國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的孫新蕾研究員和博士生何立朋等人，利用2012-2015年新豐江地震臺網(wǎng)的14臺寬頻地震儀，以及他們布設(shè)的41臺短周期流動地震儀記錄的地震數(shù)據(jù)，對新豐江地區(qū)的地震分布、速度結(jié)構(gòu)以及震源機(jī)制等問題進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，得到了該地區(qū)從未有過的地下精細(xì)速度結(jié)構(gòu)模型，并對地震的時空變化做了詳細(xì)討論。主要結(jié)論如下：
1. 新豐江庫區(qū)精細(xì)速度結(jié)構(gòu)模型清晰的顯示了斷裂（低速帶）的位置和深度，并第一次揭示了沿庫區(qū)北西向深斷裂分布，深度在5-10km (圖1)。近期的主要地震活動主要沿這個深斷層，這與水庫初期的淺源地震分布有明顯不同。
2. 震源機(jī)制結(jié)果顯示地震類型也發(fā)生了變化：該地區(qū)目前正斷型地震占據(jù)優(yōu)勢，主要分布在水庫以內(nèi)；其次是走滑型，分布在水庫之外（圖2）。兩種地震的占比于水庫蓄水初期相比發(fā)生了反轉(zhuǎn)。研究結(jié)果第一次清晰顯示了不同機(jī)制的地震分布和水庫位置的相關(guān)性，亦充分表明水的滲透作用改變了斷層面上的應(yīng)力分布，是水庫地震發(fā)生的重要誘因。
3. 為了進(jìn)一步認(rèn)識水庫蓄水對地震活動的影響，研究團(tuán)隊對新豐江水庫1970年以來的水位變化和地震活動的相關(guān)性進(jìn)行了分析（圖3）。結(jié)果表明：1）水庫地震的深度逐年加深，表明水庫下方的斷層/裂隙不斷向深部延伸，很有可能是在水的滲透作用下巖石破裂造成。2）水位變化存在明顯的兩個周期變化，時間跨度分別為1年和5年。然而地震活動只有一個時間跨度為5年的周期，這表明新豐江水庫大周期和大水位變化（時間跨度約5年，水位變化約20米）對地震活動的影響更大。
和印度柯依納水庫相比，雖然兩者的地震活動性有相似特點(diǎn)，但新豐江水庫的地震在深度遷移和分布變化上有明顯不同，并且在結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，主要是P波和S波的相關(guān)性有明顯不同。究其原因，水庫地震的發(fā)生最主要是受控于當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)構(gòu)造特征，水位的變化和其引發(fā)的水的滲透作用，則是地震發(fā)生的誘因。
以上成果發(fā)表在 Journal of Geophysical Research: Solid Earth上。
He, L., Sun, X., Yang, H., Qin, J., Shen, Y., & Ye, X. (2018). Upper crustal structure and earthquake mechanism in the Xinfengjiang Water Reservoir, Guangdong, China. Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 123. https://doi.org/10.1029/2017JB015404
論文鏈接：
https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1029/2017JB015404
圖1. （左）新豐江水庫構(gòu)造背景，黑線為斷層，三角形為臺站，紅色圓圈為地震。（右） 新豐江水庫速度結(jié)構(gòu)，紅色為低速，藍(lán)色為高速，黑色點(diǎn)為地震活動。虛線為低速代表的斷層。
圖2. 新豐江地區(qū)地震震源機(jī)制解，圖中灰色震源球?yàn)檎龜嘈?，黑色為走滑型。淺灰線為水庫邊界。
圖3. （左圖）新豐江水庫地震深度隨時間變化。（右圖）新豐江水位變化（上圖）和地震活動性（中圖）隨時間的變化及其頻譜分析（下圖）。圖中可以清晰看到1年和5年周期的水位變化以及5年周期的地震活動性變化。
（同位素地球化學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 & 所綜合辦公室供稿）
