从新丰江水库诱发地震研究工作得到的启示——纪念新丰江水库地震50周年

胡毓良

(中国地震局地质研究所 北京 100029)

1960年5—7月广东河源新丰江大坝附近，连续出现强烈有感地震，引起水库下游包括广州市广大群众的不安，中共广东省委向党中央和国务院报告，随即转批到中国科学院。8月中国科学院组织考察队，由林庭煌率领，我参加了首批考察，到现场实地调查历史地震和地质背景。1961—1964年中国科学院地质研究所先后派出60人次，进行地质背景及工程地质问题的专项研究，提供研究报告26份。1962年3月19日该区发生6.1级强烈地震，我参加了地震宏观调查，撰写了《1962年3月19日广东河源地震所形成的地表及建筑物裂隙》(内部报告)。1962—1963年我利用1961年7月至1963年底的微震观测资料，研究地震的分布并进行实地地质构造的对比追踪调查，先后撰写了《广东新丰江地区地震的空间分布规律及其与地质构造的关系》(1963年广东新丰江科研会议文件)、《新丰江地区地震的空间分布及其与地质构造的关系》、《新丰江地区新构造运动的几点认识》(1964年广东新丰江第2次科研工作会议文件)。1972年1—3月由马瑾、叶洪和作者等10人组成的微震震源力学研究组与广东省地震局合作，在原有4个固定台的基础上增设了9个单分向流动台，主要利用P波初动确定了207个微震(ML0.5～3.3)震源机制解，发表了《新丰江水库微震震源力学的初步研究》论文(1974年《地质科学》)。1975年为准备在加拿大召开的第一届国际诱发地震讨论会，我参加了由中国科学院地球物理研究所主持的论文编写组工作，最终由王妙月执笔撰写出《新丰江水库地震的震源机制及其成因探讨》论文(1976年《中国科学》)。

从新丰江地震的研究开始，对水库诱发地震的认识由感性到理性，得到了许多启示。

(1)早先人们都把在新丰江水库发生的地震认为是构造地震。特别关注是否与NNE向区域性的主要断裂如河源断裂、人字石断裂有关。我对主震前后的地震空间分布进行了仔细研究，认为地震主要与NNW向的构造有关，并不发生在NNE向主断裂上。在地震密集带可能延伸到地表的位置，进行过追踪调查，并没有发现相应规模的断裂，而是一组节理密集带。中国东部几个水库诱发地震的震例，也有类似情况。NNW向是一组引张性构造(节理或断层)，它有利于库水渗透，地震多发生在这组构造上。

(2)根据地震台网测定的资料，在控制范围内的A区，震源深度集中在5km左右，而在外围的B区和C区，误差较大，在10～15km间(图1)。我们在增设的湖羊角台，曾记录到大量分辨不出S－P的极微震，它们是极近处极浅的地震。另外，新丰江水库1级地震，大坝附近经常有感，许多地震伴有地震声(或为高频波)，这些宏观现象也表明震源深度远浅于5km。我们在其他水库用小孔径台网测得的震源深度多为百m、几百m或1～2km量级。这个问题值得进一步研究。此外，有人把A，B，C区的地震统一进行深度随时间变化的研究，认为地震随时间向深处发展，这也许是一种错觉，因为A区地震出现早于B，C区。而B，C区地震的测定精度较差，震源深度偏深。实际上地震深度确定的精度达不到进行这种分辨的要求。

图1 新丰江水库区M S≥2.0地震分布图(1961年7月—1978年12月，据丁原章等，1989)Fig.1 Map showing distribution of earthquakes with magnitude M S≥2.0 in Xinfengjing reservoir area(July，1961 － December，1978).M S6.1;2 M S5.3，5.1;3 M S2.0 ～4.9

(3)新丰江地震有一个明显的前震期，主震前地震沿N30°W方向密集成带，长约5～6km，历经约两年半，发生6.1级主震。主震后这个带上的地震明显衰减。这或许可以理解为前震的连续发生是不断克服构造面上的参差点(阻碍)的过程，应力最终集中在最大的阻碍上，超过其强度时则发生主震，主震后其摩擦强度明显降低。地震沿构造带有一个明显的发生—发展—消亡的过程，这是构造面不断弱化的过程。这或许可以提示我们，水库蓄水后如出现地震，应抓紧前震期时间，进行精细的研究，对是否会发生强震进行评价。从新丰江水库和其他水库的经验看，如地震的空间分布呈分散或团块状，表明它们发生在较小规模的构造上，一般不会发生强震;如密集成一定规模的带上这有可能发生较强地震。地震的发生—发展—消亡的过程，即构造面的弱化过程，是很难用触发作用作解释的。

(4)在新丰江微震震源机制的研究中，我们分出了5种错动类型，其中，正断层错动型约占62%。我们在其他水库的观测研究中，也发现正断层错动是一种主要类型。可见，在水库诱发地震中，重力也是一种不可忽视的发震初始应力。

(5)从地质条件和地震情况看，A，B，C区(D区的地震尚未做详细的研究)是各自独立的发震区。有人以A区地震为中心逐步向B，C区扩展，用地震区面积随时间的增长计算出水力扩散速率，这种认识和方法颇值得商榷。

(6)新丰江地震主要发生在水库区的下游和上游峡谷及基岩裸露区，而盆地及松散层覆盖区则几乎没有地震。我们在研究中国水库地震震例时也发现同样情况。峡谷和基岩裸露区由于裂隙和断层发育比盆地和松散层覆盖区更有利于库水渗透。这也为进行诱发地震可能性评价提供了一种依据。

概而言之，新丰江水库是中国水库诱发地震研究的策源地，在那里的工作，得到的启示值得终生回味。