紫坪铺水库诱发了汶川地震吗？我为紫坪铺水库“平反昭雪”的理由

由于紫坪铺水库蓄水在前，汶川地震发生在蓄水后，故某些学者认为“紫坪铺水库诱发了汶川地震”。关于此，我曾写过博文【1】为紫坪铺水库鸣冤。目前，我们对水库诱发地震和震级影响因素有了新的认识，故有必要再次分析紫坪铺水库与汶川地震的关系，以澄清某些模糊认识。

紫坪铺水库于2005年9月30日开始蓄水（图1），水位由760.36 m快速升高，到2005年12月5日达到835.91 m，2006年10月14日水位上升到最高值875.18 m，2007年12月12日水位再次上升到873.39 m。

紫坪铺水库紧邻龙门山断裂带，该带2008年发生了汶川地震，两者之间有何关联？

水库蓄水后，由于库水水体荷载为局部荷载（附加荷载），根据力学原理其向下的应力传播是快速衰减的，一般向下传播到数百米即可忽略其作用，即不需考虑水体荷载对锁固段（埋深一般不小于10km）破裂的影响。

汶川地震发生在我们命名的汶川地震区（图2）。根据多锁固段脆性破裂理论，可知当前地震周期已发生3次标志性地震：1327年9月四川天全MS7.75地震——对应第1锁固段体积膨胀点、1937年1月7日青海玛多MS7.8地震——对应第1锁固段峰值强度点、2008年5月12日汶川MS8.1地震——对应第2锁固段峰值强度点（图3）。进一步的分析表明，该地震区在1976年松潘-平武MS7.2双震震群发生后，已几乎处于临界状态。这意味着：（1）导致汶川地震发生的直接导火索是1937年1月7日青海玛多MS7.8地震，由于该震不为主震，故该震的发生已决定了汶川地震区当前地震周期必然会发生下一次标志性地震，这与修建紫坪铺水库无因果关系，即建不建水库，标志性地震的发生均不可避免；（2）自紫坪铺水库蓄水后发生的地震（未发生不小于MS5.5地震，详见下述）未影响到汶川地震前该区的CBS监测值，即未改变汶川地震前该区第2锁固段所处的临界物理状态。

估计有人会说，虽然两者没有因果关系，但会不会因为库水渗入到龙门山断裂带深部，对汶川地震的发震锁固段起作用从而使发震时间提前了呢？为此，我将从以下两方面澄清该问题。

（1）如上所述，自1976年松潘平武MS7.2双震震群发生后，该地震区已几乎处于临界状态，但紫坪铺水库蓄水并未改变此状态。若大量库水沿龙门山断裂带渗入到深部对汶川地震的发震锁固段起作用（少量库水的作用不明显），则由于其承载力的显著降低，实际临界CBS值会显著小于预测临界CBS值；然而，事实并非如此，事实是两者相当接近。因此，我们推断：（a）并未有大量库水渗入到龙门山断裂带深部；（b）即使有少量库水渗入，其对汶川地震发震锁固段的物理、化学与力学作用可以忽略。

（2）我们确定的该区锁固段破裂门槛震级为Mv=MS5.5，自紫坪铺水库开始蓄水后至汶川地震前，该地震区无MS≥5.5地震发生。因此，该期间低于Mv的地震，多为非锁固段（承载力介于锁固段和断层泥之间）破裂事件。这说明库水几乎未改变第2锁固段（汶川地震的发震锁固段）的物理力学性质，与上述推断一致。

从汶川地震前的GPS观测和大地测量结果看，未观察到蓄水后龙门山断裂带的运动量与速率有增大的迹象。当然，地震活动性在某种程度上可表征断裂（带）的活动性，从图4和5知，紫坪铺蓄水后至汶川地震前，沿龙门山断裂带的地震活动未有增强的趋势，反而有降低的趋势，这也再次佐证上述推断——未有大量库水渗入到龙门山断裂带深部。

综上，未找到大量库水渗入到龙门山断裂带深部的证据，也未发现库水影响锁固段物理性质和破裂演化规律的证据，这说明紫坪铺水库几乎未影响潜在汶川地震的发生时间。

再者，诸多学者往往忽略了库水对震级的影响，这里再掰扯一番。退一万步说，即使库水对汶川地震的发震锁固段有显著影响，则会由于其劣化锁固段强度从而起到降低震级的作用，这是利还是弊，请大家自行判断吧。

水库一般建在盖层表层（库深通常小于1km），而锁固段赋存于基底（盖层底界面与康拉德面之间，通常埋深不小于10km；图6中黄颜色所示圈层）。注意盖层内可能发育有非锁固段。由于盖层内岩石较破碎，库水易渗透到断层中(需要一定时间)的非锁固段内，导致其发震。然而，非锁固段破裂所能发生的地震震级一般不超过MS6.0。以汶川地震区（图3）为例，我们确定的锁固段破裂事件的门槛震级为MS5.5，故非锁固段破裂发生的地震震级不超过MS5.5。

上地壳以不整合面（盖层底界面）为界又可细分为上部的沉积盖层和下部的硅铝层（基底）【2】。李朝阳等【3】指出，不整合面是一个容易失稳的界面，也是构造的薄弱部位，因此在后期的构造运动改造下，不整合面易发生挤压破碎，致使断裂构造非常发育，且展现拆离滑脱特征，从而形成一个呈面状分布的高孔隙度的区带。显然，流体易沿该区带运移。

若库水继续下渗，将遇到盖层与基底之间的分界面——盖层底界面，这是导水性强的区带，而基底为花岗岩质层不易导水，且在较高的环向构造应力作用下基底中断层带内物质密实度较高、渗透性较小。因此，流体将主要沿盖层底界面分流，而很难渗透到基底中。即使极小部分流体能渗透到基底中的锁固段内部，所起的作用也微乎其微。鉴于此，即使未来大地震震中位于水库附近，也没必要考虑库水对大地震孕育与发生的影响。

若流体作用能使不活动的断裂（带）活化发生地震，则这样的地震可称之为诱发地震。然而，龙门山断裂带是一条活动断裂带，即使库水渗入到该带深部，只能在某种程度上影响其运动特征，从本质上看该带仍为受构造运动驱动的活动断裂带。与活动断裂带有关的地震，通常称之为构造地震而不是诱发地震，故汶川地震属于构造地震。

以上是我为紫坪铺水库“平反昭雪”的理由，大家看看理由充分吗？

【1】紫坪铺水库蓄水渗入到龙门山断裂带深部了吗？

https://blog.sciencenet.cn/blog-575926-1107528.html

【2】从地壳圈层结构看板内地震

https://blog.sciencenet.cn/blog-575926-1291397.html

【3】李朝阳,刘玉平,管太阳,皮道会,叶霖.2004.不整合面中的成矿机制与找矿研究.地学前缘,11(2):353-360.