第三节 诱发地震

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诱发地震是指在特定地区因人类工程活动引起的地震, 又称非天然地震。随着
人类工程活动量的急剧增大,水库蓄水,石油和天然气、盐卤、地下热(汽)储的开发,
废液处理和油田开采中的深井注水,钻进过程中的井漏,矿山抽、排水,固体矿床的
开采和地下核爆炸等工程活动都可能诱发地震,诱发地震的数量不断增多。

一、油田深井注水诱发地震
深井注水可以改变局部地壳应力分布, 同时高压注水可以降低深井周围岩体中
断层面的摩擦系数而更有利于断层滑动,从而诱发小地震事件。这种地震事件多以震
群形式出现,一般震级较小,而且分布比较集中。
深井注水诱发地震案例: 1985年12月28日,胜利油田角07井钻进至1502米时,
因钻孔漏水而诱发小震群活动。 记录到地震120次,最大地震ML2.7级,震源深度2
公里。省地震预报研究中心、潍坊市地震办公室进行现场调查,确定震群是胜利油田
角07井施工高压注泥浆诱发。
胜利油田角07井为正在施工的探油井, 位于寿光县卧铺乡北部郭井子村与曹辛
店之间(北纬37°13′,东经118°43′) ,12月27日,当钻透第三系沉积碎屑岩到达
奥陶系石灰岩时(深度1502米)发生井漏,随即于27日7时30分、23时30分和28日0时整、
7时30分及15时整, 5次共高压注入泥浆325立方米堵漏。28日20时钻机附近发生地裂
和沉陷,地面震动,听到地声。29日6时左右钻机附近又发生一次明显的地裂和沉陷,
伴有地声和震动。31日水准测量确定,井位下降1.7米,至1986年1月16日井位中心下
降3米,1月底地震活动结束。钻孔附近伴有地陷、地声及震感,钻孔由此而废弃。这
是至2005年发生在中国大陆地区起因确切的一次深井注水诱发地震序列。

图1-13 胜利油田角07井孔地裂缝分布及塌陷断面示意图

a.震后1-6天b.震后6-11天c.震后11-20天d.震后20-36天

图1-14 胜利油田角07井注水诱发地震序列M-t图

二、矿山地震
矿山开采诱发地震(简称矿震),一般分为3种情况:1.因地下开采打破地壳应力
平衡,在矿山周围几公里到十几公里范围的岩体内造成断层滑动,发生小地震事件。
这种情况的矿震多以震群形式出现。2.由于开采直接造成地面塌陷、矿道顶板“冒顶”
以及掘进面“冲击地压”而产生的震动事件。这种情况的矿震一般为单一事件。3.矿
道内瓦斯或煤粉爆炸而产生的震动事件。这种情况的矿震一般也为单一事件。矿震震
级一般在ML4.5级以下, 但由于矿震的深度很浅,一般在几公里以内,大多在几百
米以内,因此震感影响较大。
山东省是矿震多发省份之一, 多在采煤矿区发生,石膏矿采矿区次之。1998年
起,省地震预报研究中心开始编制系统的矿震目录。至2005年,全省记录到的最大矿
震为2002年5月20日发生在枣庄市峄城区底阁镇石膏矿区的ML3.6级矿震。
1998-2004年部分年份山东省主要矿震目录
表1-5

┌────┬─┬─┬──┬───────┐
│年月日 │时│分│ML│参考地名 │
├────┼─┼─┼──┼───────┤
│19980410│06│53│3.4 │邹城西北 │
├────┼─┼─┼──┼───────┤
│19980420│22│27│3.0 │邹城西北 │
├────┼─┼─┼──┼───────┤
│19981103│08│17│3.2 │邹城西北 │
├────┼─┼─┼──┼───────┤
│19981201│07│21│3.0 │邹城西北 │
├────┼─┼─┼──┼───────┤
│19981206│02│17│3.0 │邹城西北 │
├────┼─┼─┼──┼───────┤
│19990203│12│43│3.1 │邹城西北 │
├────┼─┼─┼──┼───────┤
│20010914│03│12│3.1 │邹城西北 │
├────┼─┼─┼──┼───────┤
│20011109│09│36│3.3 │邹城西北 │
├────┼─┼─┼──┼───────┤
│20020207│23│31│3.0 │邹城西北 │
├────┼─┼─┼──┼───────┤
│20020417│04│46│3.0 │邹城西北 │
├────┼─┼─┼──┼───────┤
│20020520│21│16│3.6 │枣庄市峄城区 │
│ │ │ │ │顺源石膏矿 │
├────┼─┼─┼──┼───────┤
│20030117│04│09│3.0 │邹城西北 │
├────┼─┼─┼──┼───────┤
│20030402│08│06│3.3 │兖州 │
├────┼─┼─┼──┼───────┤
│20040613│15│32│3.0 │邹城、兖州交界│
├────┼─┼─┼──┼───────┤
│20040727│14│47│3.0 │邹城西北 │
├────┼─┼─┼──┼───────┤
│20040805│16│35│3.2 │邹城西北 │
├────┼─┼─┼──┼───────┤
│20040901│02│10│3.1 │邹城西北 │
├────┼─┼─┼──┼───────┤
│20040903│08│56│3.0 │邹城西北 │
├────┼─┼─┼──┼───────┤
│20040916│07│10│3.1 │邹城西北 │
├────┼─┼─┼──┼───────┤
│20040926│04│48│3.3 │邹城西北 │
├────┼─┼─┼──┼───────┤
│20040107│15│23│3.1 │邹城西北 │
└────┴─┴─┴──┴───────┘

矿震案例:2002年5月20日21时30分,省地震局震情值班室初步测定,当日21时
16分枣庄市峄城区(北纬34°37′,东经117°55′)发生ML3.6级矿震。

图1-15 2002年5月20日枣庄市峄城区ML3.6级矿震塌陷区田埂出现多处张性裂缝,
延伸至田地
此次矿震发生于枣庄市峄城区底阁镇,为顺源、吴林、底阁、甘沟和富山5个相
通的石膏矿采空区顶板大面积塌陷所致, 矿井被破坏。 采空区分布在地下80米—
120米, 采空厚度7米—8米。塌陷时强大气流把作业面采出的矿石全部扫光,喷出
井口,并发出巨大呼啸声,在井口周围形成状似小山的石堆,井架倾斜、井盖被掀掉。
塌陷持续约4—5分钟,地面剧烈震动,井口附近的人站立不稳。塌陷区主要为麦田,
大体为椭圆形,长轴近东西向,长500余米,短轴近南北向,宽300余米,地面垂直下
降最大达6米。 地表出现多条大体平行的张性裂缝,裂缝宽者达10厘米—15厘米。
横贯塌陷区附近一条水渠因裂缝漏水而干枯;一条东西向道路被串珠状塌坑切断,有
的塌坑积水。塌陷区西北角一个鱼塘的水流失大半,一间小屋门窗变形,墙体开裂。

三、人工爆破地震
人工爆破可以直接产生人工地震波并被地震仪器所记录。1986-2005年,在山东
省内陆和近海海域记录的ML≥3.0级的人工爆破地震事件有两次, 为1996年7月、8
月渤海海峡两次人工爆破地震。
1996年7月21日15时35分,在渤海海峡(北纬38°29′,东经119°58′)发生M
L3.0级“疑似”地震;8月13日12时17分,同一地点又发生ML3.4级“疑似”地震。
仪器记录的震相比较特别, 波形周期较大。 当时提出是人工爆破地震、天然地震和
“慢地震”3种看法。经多方调查,没有查到爆破源,暂时作为天然构造地震对待。9
月13日, 长岛地震台和省地震预报研究中心查明具体爆破源。1992年10月3日,新加
坡某远洋航运公司租用的巴拿马某远洋航运公司万吨级货轮在渤海海峡国际航道沉没,
一度影响航行安全,中国海上安全监督局决定由烟台海事救捞局实施爆破清除。爆破
于1996年7月21日15时35分实施, 使用13.6吨TNT炸药,但未成功;8月13日12时17分
实施第二次爆破,使用110吨TNT炸药,沉船全部被炸碎,航道障碍被清除。经验算,
由地震波确定的地震时间、震中位置和震级与实施爆破的时间、地点、TNT当量相符。
确认两次地震都是人工爆破地震,与震情无关。