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王維洛:三峽大壩就像大雪壓在已經超載的屋頂上一樣

——西部水電大開發和水庫地震

引用美國阿拉斯加大學費爾班克斯分校地球物理研究所內德‧羅澤爾的一句話:「沒有人知道,在當地的存在的斷裂,對於三峽大壩後面令人難以置信的水量作出反應。就像大雪壓在一個已經超載的屋頂上一樣。被大壩阻擋的水的重量,可能會引起已經存在的斷層向地殼滑動,導致地震發生。斷層會更經常地發生滑動,如果附近的巨型水庫裝滿了水。」

西藏水電站(網路圖片)

2017年8月8日和9日,地處西藏高原邊緣地帶的九寨溝和精河分別發生7.0級和6.6級地震,引起國人的極大關注和熱烈討論。雖然古人對地震成因做過各種解釋,從1906年美國瑞德教授提出地震成因的彈性反跳理論,至今只有111年,所以這還是一門很年輕的學科。

正因為如此,對於地震成因的新理論不斷地提出。對於水庫誘發地震,人們的認識更是膚淺,主要是來自對一些水庫誘發地震現象的歸納總結,並且通過案例不斷地進行修正,比如水庫誘發地震的震級,從不可能超過5級,不可能超過6級,到現在的6.5級。

過去人們有意避免在強地震地區建造水庫大壩,但是當周永康批准在強震區建設紫坪鋪大壩水庫工程(汶川地震的真正震中),吹響了西部水電大開發的號角,如今西藏高原是江河寸斷,而這裡正好是中國地震和地質災害多發地區。

據不完全的統計,西藏高原將建造二十一座壩高超過二百米的大壩,其中四座壩高超過三百米的世界最高大壩。根據最新的地震成因理論,如改變地表水和地下水分布會引起地震等等,近幾年來西藏高原發生的地震,包括2008年汶川地震等,都和西部水電大開發有直接的關係。

一、世界各地關於發生地震的古老解釋

地震是發生在自然界的一種現象,世界各地對於地震的發生,有許多不同的解釋。古代中國人認為地底下有一頭睡覺的巨牛,它翻身時就發生地震;日本人則認為地下生活著一條大魚,它睡醒翻身時會發生地震,北美的印第安人認為地底下住著一頭巨大的烏龜,烏龜一動就地震了。印度的一些部落認為幾頭大象背負著大地,大象一動就發生地震。

中國古代很早就有地震的記錄,如《詩經.小雅》中有“燁燁震電,不寧不令,百川沸騰,山冢萃崩,高岸為谷,深谷為陵。”記錄頗為生動詳細。公元前780年,發生了一次強烈地震,朝野震驚.西周的伯陽父認為此乃亡國之兆。他說:“周將亡矣。夫天地之氣,不失其序;若過其序,民亂之也,陽伏而不能出,陰逼而不能蒸,於是有地震。”果然,十年過後,西周滅亡,皇帝被殺。這就是著名的災變論和陰陽地震說。

中國古代哲學家莊子(約前369年—前286年)認為:“海水三歲一周,流波相薄,故地動。”第一次用液體流動來解釋地震的發生。

二、地震成因理論

1906年4月18日美國舊金山附近發生7.8級大地震,造成洛杉磯東部的聖安列斯地層發生斷裂,經過實地考察,美國霍普金斯大學的瑞德教授提出了彈性反跳理論。他認為岩石是一個彈性體,可以像壓縮的彈簧一樣儲蓄機械能,當斷層兩側的岩體受到相向的外力作用時,斷層中最脆弱的部分開始崩潰直至斷層滑動。斷層斷裂一旦開始,便自震源沿著斷層面急速擴張,斷層面兩側岩體因而產生相對運動。

此時蓄積在斷層上的摩擦應力突然全部或者部分被解除,很短時間後兩側岩體跳到新的平衡位置。長期蓄積的彈性能也在這個瞬間轉變成熱能和地震波被釋放出來。這個地震成因理論從提出至今也只有111年的歷史,是一門很年輕的學科。

後來在全球板塊構造動力假說的支持下,彈性反跳理論得到了比較廣泛的認可和應用。用這個理論可以這樣解釋1906年舊金山大地震:北美板塊和太平洋板塊分界的聖安列斯斷裂的水平突然錯動造成的。中國地震局也是用這個理論來解釋2008年的汶川地震,2010年玉樹地震,2013年雅安地震和2017年九寨溝和精河地震。

一個理論只能解釋一些現象,不能解釋所有現象,彈性反跳理論也是同樣,許多同行提出悖論。中國地震學家岳中琦認為這個理論不能科學合理地解釋複雜的地震自然現象。持這個觀點的還有台灣的張助馨等。岳中琦經過研究發現,汶川大地震中國並沒有大量熱量釋放出來,地震後,四川省氣象廳的溫度測量結果表明,極震區的溫度也是立即降溫的,而且很快地降了兩天大雨。

2008年汶川地震後,專家解釋說,這次地震把幾千年儲蓄的能量都釋放出來了。意思應該是今後幾年、十幾年這個地區不會有大地震了。可是雅安地震、九寨溝地震接踵而來,這些地震的能量又是什麼時候儲存起來的呢?所以科學家一直都在致力尋找新的地震成因理論。

三、水庫誘發地震

2017年8月11日新華社發表採訪中國工程院院士陳厚群《九寨溝地震與三峽工程有關?工程院院士釋疑》的報導。陳厚群介紹,“水庫地震主要分為兩類:一類是水庫蓄水後,兩岸原來存在的溶洞、礦洞,由於水體淹沒的影響發生陷落,在庫區誘發地震,一般震級不會很大且能量有限;另一類是,庫區正好穿越發生地震的斷裂帶,水庫蓄水後水滲入地下,孔隙壓力升高,抗滑強度減弱,水庫起到觸發作用。這些區域原本就有地震,水庫蓄水起到一定的觸發作用。”

1994年三峽工程正式開工,至2014年,三峽工程建設經過20年的時間已基本完成,並進行了6年試驗性蓄水檢驗。2014年7月國務院決定對三峽工程進行整體竣工驗收,汪洋任驗收委員會主任,陳厚群任驗收專家組組長,和當年三峽工程論證時張光斗、潘家錚的角色差不多。原定2016年第一季度提交整體竣工驗收報告,提請國務院三峽建委全體會議審議並報國務院審批。到2017年8月三峽工程整體竣工驗收還沒有完成。陳厚群很是謙虛地在百度百科中的個人介紹中,也不提這個黨交給的光榮使命。

對於水庫誘發地震,人們的認識是很膚淺,主要是來自對一些水庫誘發地震現象的歸納總結:第一:大壩高大於100米,水庫庫容大於10億立方米;第二:水庫大壩區有新構造,活斷裂呈張,扭性和張扭,壓扭性;第三:水庫大壩區為中,新生代斷陷盆地或其它邊緣,近代升降活動明顯;第四:深部存在重力梯度異常;第五:岩體深部張裂隙發育,透水性強;第六:水庫大壩區歷史上曾有地震發生;第七:地震多發生在水庫形成後的幾年之內,之後地震活動性減少,強度減弱;第八:震中密集於庫壩附近。主要是密集分布於水庫邊岸幾公里到十幾公里範圍內;第九:水庫誘發地震震源深度淺,多在地下10公里範圍內;第十:水庫誘發地震震級不會超過6.5級。

其實這些特徵的總結,是在一個不斷修正的過程中,比如說關於水庫誘發地震震級。最初人們認為水庫不會誘發地震,後來認為,水庫的蓄水重量可能壓垮水庫下面或者附近兩岸的溶洞,形成塌陷地震,但地震震級不可能超過5.0級。

胡佛大壩的建設,是大壩建設史上的一個大突破,大壩高為142米,水庫庫容為350億立方米,為當時世界最高的大壩和庫容量最大的水庫。胡佛水庫從開始蓄水起,在1936到1937年期間,人們就記錄到一百多次可感的地震。在1939年胡佛水庫地區發生了震級為5.0級的地震。從那個時候起,水庫誘發地震才引起人們注意。此時人們再回頭看,1931年,希臘瑪拉通大壩工程完工,水庫蓄滿水後一年,該地區發生了地震。1938又連續發生了震級為5.0級的地震。1933年阿爾及利亞的奎德富達水庫地區也發生了誘發地震,但是地震震級不高。

有了胡佛水庫地震和瑪拉通水庫地震的案例,人們修正了水庫誘發地震震級,認為水庫誘發地震震級不會超過5.0級。這個結論持續了二十多年。

二十世紀六十年代,情況發生了變化:

——1962年年中國的新豐江水庫發生了6.1級地震;

——1963年世界上庫容最大的尚比亞和津巴布衛的卡里巴水庫發生了5.8級地震;

——1966年希臘的克雷瑪斯塔水庫發生了6.3級地震;

——1967年印度科依納水庫地區發生6.5級地震。

這樣水庫誘發地震震級從不會超過5.0級,修正到不會超過6.2級,再修正到不會超過6.3級,直至現在修正到不會超過6.5級地震。

至於震中與水庫的位置,從不超過5公里改為主要是密集分布於水庫邊岸幾公里到十幾公里範圍內;震源深度從在10公里範圍內改為多在地下10公里範圍內,將來有可能改為15公里或者20公里範圍內。

再說其它的一些特徵,新豐江大壩建造之前,做過地質調查,沒有斷裂,歷史也沒有地震記錄。只是在地震發生後再做地質調查,說是發現了有斷裂。印度科依納水庫也是一樣,大壩建造之前,做過地質調查,沒有斷裂,歷史也沒有地震記錄。地震發生後說是發現了斷裂等等。

新豐江水庫地震對所有來說,至今都還是一個謎,從1962年發生6.1級地震以來,地震一直不斷:

——2012年1月6日2.9級地震;

——2012年2月16日4.8級地震;

——2012年8月31日4.2級地震;

——2012年9月2日3.5級地震;

——2013年1月23日2.4級地震;

——2013年2月22日4.8級地震;

——2014年2月22日4.8級地震;

——2014年4月25日4.0級地震;

——2014年5月25日2.6級地震;

——2014年7月11日4.2級地震,震源深度12公里。

2012年11月20日,新豐江水庫地震50周年研討會在河源召開,發布報告說,新豐江水庫一共誘發35萬次地震。據廣東省地震局專家監測,在河源地區發生的這些地震均為水庫地震,是人類蓄水活動誘發的一種地震。但是到了2013年,廣東省地震局副局長梁干表示,認為2012年2月16日的4.8級地震為構造地震,因為最近兩年東源的4.8級地震已遠離水庫大壩區,距離大壩達30公里,主要還是跟地殼構造活動有關。

四、大壩越高,發生誘發地震的可能性越大

二十世紀六十年代發生的水庫誘發地震引起人們的重視。1970年,聯合國科教文組織成立了水庫誘發地震問題研究的專家組,取得了一些研究成果。比如專家提出,“因為到目前為止,還沒有可實用的判斷水庫誘發地震風險的指標,所以,所有的‘大型水庫’在某種程度上可以被認為,存在水庫誘發地震的可能。”著名的地震學家洛德(曾任世界地震學會主席)在研究了水庫誘發地震和大壩高度的關係後指出,兩者之間存在正相關的關係。大壩越高,發生誘發地震的可能性越大。但是這個時候,工業發達國家不再大規模地建造水庫大壩,特別是巨型的水庫大壩,所以這個研究就停下來了。

2001年由周永康親自決策和支持興建的紫坪鋪大壩工程,吹響了開發西藏高原水電資源的衝鋒號,五大國電企業跑馬圈水,西藏高原水電資源的大開發到了瘋狂的地步。在雅魯藏布江加查峽谷地段的短短三十八公里範圍內建造五座高壩,下游再建三座高壩。在西藏高原連續建造二十一座壩高超過二百米的大壩,其中四座壩高超過三百米的世界最高大壩。

西藏高原壩高超過200米的大壩:

大壩名稱

高度

國家

河流

建成時間

除中國外世界上最高大壩(作為參照物)

Nurek Damm

304米

塔吉克

瓦赫什河

1980

雙江口大壩

314米

中國

大渡河

在建

松塔大壩

313米

中國

怒江

規劃

錦屏一級大壩

305米

中國

雅礱江

2013

古水大壩

305米

中國

瀾滄江

規劃

兩河口大壩

295米

中國

雅礱江

2015

小灣大壩

294.5米

中國

瀾滄江

2010

溪洛渡大壩

285.5米

中國

金沙江

2013

白鶴灘大壩

284米

中國

金沙江

在建

龍盤大壩

276米

中國

金沙江

烏東德大壩

265米

中國

金沙江

在建

糯扎渡大壩

261.5米

中國

瀾滄江

2012

茨哈峽大壩

254米

中國

黃河

規劃在建

拉西瓦大壩

250米

中國

黃河

2009

二灘大壩

240米

中國

雅礱江

1999

長河壩大壩

240米

中國

大渡河

規劃在建

拉哇大壩

234米

中國

金沙江

規劃在建

葉巴灘大壩

224米

中國

金沙江

規劃在建

猴子岩大壩

223.5米

中國

大渡河

規劃在建

瑪爾擋大壩

211米

中國

黃河

規劃在建

大崗山大壩

210米

中國

大渡河

規劃在建

黃登大壩

202米

中國

瀾滄江

規劃在建

中國地震台網中心專家孫士鋐解釋說,九寨溝強震震央屬龍門山斷裂帶,新疆精河強震則屬天山地震帶中帶。地震帶不同,但都在青藏高原周邊,動力源同樣來自印度洋板塊向歐亞板塊的推擠。印度洋板塊以每年5公分的速度向北和向東擠壓,將青藏高原抬升。在抬升過程中,青藏高原鬆軟的物質東移,而四川盆地為剛性物質較堅硬,鬆軟物質受到阻擋,形成能量積累,到一定程度就會發生地震。

過去,人們避免在地震高發地區、在地質條件複雜的地區、在有斷裂的地區建造水庫大壩。印度洋板塊向北和向東擠壓的活動不會停止,西藏高原的抬升不會停止,西藏高原鬆軟的物質東移不會停止,西藏高原的地震活動不會停止,應該避免在西藏高原上建造巨型的水庫大壩。而周永康的西部水電大開發則是明知山有虎,偏向虎山行。在中國做工程是灰色收入的主要來源,都說“金橋銀路鑽石壩”,修水庫大壩的灰色收入遠遠高於修路修橋。周永康的兒子從四川的一個水庫大壩工程中得到的好處就是四億元人民幣,如此的利潤,怎麼不讓利益集團全體瘋狂?

孫士鋐用板塊運動和彈性反跳理論來解釋九寨溝和精河地震。陳厚群也是用彈性反跳理論來解釋水庫誘發地震,水庫蓄水後水滲入地下斷裂帶,孔隙壓力升高,斷裂抗滑強度減弱,斷裂運動,就有了地震,水庫蓄水起到一定的觸發作用。但是陳厚群沒有解釋的是,水滲入斷裂帶後觸發了地震,這個地震的震級比沒有水滲入的情況下要大還是小?

根據瑞德教授的彈性反跳理論,岩石是一個彈性體,可以像壓縮的彈簧一樣儲蓄機械能,斷層開始運動,機械能分為兩部分釋放出來,一部分為摩擦產生的熱能和另一部分為地震波。地震波的大小決定了地震的震級,摩擦產生的熱能是自耗。水庫的水滲入斷裂帶後,使得斷層的活動更加容易,斷層滑動的距離越遠,消耗在摩擦上的能量越小,這樣斷層運動所釋放的地震波越大,地震震級越高。

最後引用美國阿拉斯加大學費爾班克斯分校地球物理研究所內德‧羅澤爾的一句話:“沒有人知道,在當地的存在的斷裂,對於三峽大壩後面令人難以置信的水量作出反應。就像大雪壓在一個已經超載的屋頂上一樣。被大壩阻擋的水的重量,可能會引起已經存在的斷層向地殼滑動,導致地震發生。斷層會更經常地發生滑動,如果附近的巨型水庫裝滿了水。”

根據最新的地震成因理論,改變地表水和地下水分布會引起地震,極高壓天然氣會引起地震,地層中氣體爆炸會引起地震,水庫蓄水通過裂隙進入深層遇到岩漿發生爆炸會引起地震,岩漿沿裂縫上升遇到水發生爆炸會引起地震,等等。這說明,這還是一門很年輕的學科。

阿波羅網責任編輯:江一 來源:民主中國 轉載請註明作者、出處並保持完整。

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