分析水库蓄水在地震发生中的作用时，首先需要了解水在其中的扩散过程及其作用机理。文中通过紫坪铺水库蓄水后，汶川地震前的小震活动时空演化，探讨水库蓄水诱发地震活动的发生、发展过程及其机理。从比较地震时空分布和水体范围变化开始，进而探讨影响建模计算的各个因素，最后给出计算结果。得出以下几点认识：1）紫坪铺水库蓄水后到汶川地震发生前，水库周围的小震活动与水库蓄水密切相关，并且小震分布在汶川地震的地震断层上。2）受地形和介质的影响，水库影响范围实际上是有限的，并且是各向异性的。因此在建模计算前，半定量地获得了孔隙压力扩散系数，沿断裂走向和倾向分别为0.7m²/s和0.35m²/s；定性地设定了地表约束。3）计算结果表明紫坪铺水库附近地震活动的范围与孔隙压力增量有关。当应力值达到触发地震活动的阈值之后，不论水头增量是否处于高值，地震活动的兴衰皆受控于增量变化率。这表明孔隙压力对震群活动的触发是动态触发。

文中利用三峡加密观测台网记录的2009年3月到2010年12月高精度地震数据，使用双差层析成像方法，联合反演了三峡库区上地壳的震源位置参数和三维上地壳P波和S波速度结构。研究结果显示，三峡库区上地壳P波速度和S波速度区域出现2个高V_P值、上低下高V_S值区，分别在巴东北部神农溪两岸-泄滩西区域和仙女山断裂带北段香溪河口附近。巴东北部神农溪两岸-泄滩西区域，较小地震的平面分布呈3条近EW向的条带，剖面陡立、向N倾，沿着P波和S波高、低速过渡带分布；香溪河口附近地震沿NNW向的仙女山断裂带分布，地质剖面显示出地震陡立线性分布，沿着高V_P值、上低下高V_S值区的过渡带展布，联合反演得到的微震面与断裂构造分布具有较好的一致性。

以水库诱发地震震例数据库为基础，借鉴统计学原理，分析了全球已发震水库的150个震例在地震活动性、震源机制、构造地质和水文地质等方面的主要特征。研究结果表明：水库诱发地震发生在水库周围并在蓄水过程中，多数在距库岸10km范围之内、震源深度<10km，少数沿着断裂带、溶洞、（温）泉等渗水通道向外延伸至十多km，甚至更远；水库诱发地震活动的频次和震级与库水水位变化呈现相关关系，大部分最大震级地震发生在首次达到最高水位之前或者之后的2～3个蓄水周期内，之后发生最高震级的水库诱发地震概率较少；水库诱发地震序列完整，一般多为“前震-主震-余震”或“前震-震群-余震”型，以1～3级微震居多，因此b值多在1左右；水库诱发地震具有较高的震中烈度、地震动频率和地面峰值加速度，但随距离增加烈度衰减很快；水库地震应力降明显小于同一级别的天然地震应力降，震源尺度大于同一级别的天然地震；水库诱发地震的发震地段具有良好的库水渗透的岩性条件和构造条件，张性断裂带、未胶结的断裂面、岩溶、（温）泉等成为库水的渗透通道。

利用150例水库诱发地震震例和532个国内大型水库资料,使用灰色聚类方法,按库深、库容、区域应力状态、断层活动性、岩性介质条件和地震活动背景等6个诱震因素,统计出相应的发震比例数,以此作为水库地震预测指标。再根据长江三峡水库坝址区、香溪河口及仙女山断裂带过江段、泄滩西和巴东及神龙溪两岸的6个独立的诱震因素,评估各段的水库诱发地震震级上限。计算结果表明长江三峡水库坝址区震级上限<3级,香溪河口及仙女山断裂带过江段4～5级,泄滩西<3级,巴东北岸及神龙溪两岸震级3～4级。并得到了长江三峡水库蓄水后实际地震情况的验证。

通过对阿尔金断裂带西段莫勒切河河口附近卫星影像解译、野外调查测量及地貌面样品年龄测定,利用宽谷阶地、堆积阶地获取构造隆升速率、构造变形方式及加积速率,并结合区域气候资料探讨该区阶地发育对气候变化的响应。莫勒切河出山口发育4级阶地(T₄,T₃,T₂,T₁),其中T₄、T₃为宽谷阶地,T₂为堆积阶地,T₁为堆积-切割阶地。T₃,T₂,T₁阶地形成年龄为分别为 (18.98±1.42)ka BP、(13.08±1.01)ka BP、(5.72±0.43)ka BP,3级阶地分别形成于冰盛期末期、新仙女木时期以及5ka BP左右的变冷变干气候环境。T₃揭示自 (18.98±1.42)ka BP至今莫勒切河出山口的平均抬升速率为 (6.66±0.50)mm/a。T₃、T₂阶地的存在揭示 (18.98±1.42)ka BP至 (13.08±1.01)ka BP之间,研究区及其邻近地区存在一轮快速的构造抬升和快速加积事件,抬升速率＞20mm/a,加积速率＞10mm/a。构造抬升形式为从南向北的跨阿尔金断裂带的掀斜式抬升,是高原向北扩展的一种运动形式。T₂阶地的堆积应该是此次快速构造抬升和15ka BP至12ka BP之间冰消气候共同作用的产物。

利用紫坪铺水库专用地震台站和加密地震台站资料,使用双差法完成了震前930次地震、汶川8级主震和5, 789次余震的重新定位,探讨了紫坪铺水库与汶川地震之间的关系,获得了有利于证明它们之间密切关联的事实: 1)紫坪铺水库2005年蓄水之后出现了水磨、深溪沟和都江堰震群,地震应变能释放增加了200%,与库水位变化密切相关,在汶川地震前呈现出加速释放的现象; 2)野外调查表明存在1条贯穿紫坪铺水库库区、走向NE的同震地表破裂带,与中滩铺断层位置一致; 3)余震分布以中滩铺断层为界,西北上盘多,东南下盘少; 4)利用P波初始到时重新确定出的汶川主震发震时刻为27分59.5秒,初始破裂深度在6～9km左右,直接位于水磨震群之下; 5)汶川主震与发生在2008年4月5日水磨震群中的1次小震的各个台站到时差相同。

水库地震由于其发生位置和破坏作用的特殊性,已引起各国对该问题研究的重视。水库地震不同于一般天然地震,具有震源浅,震级低的特点,目前已知的最大水库地震震级为1967年印度柯依那水库6.5级地震。在广泛收集国内外水库地震资料的基础上,分析了区域地震活动背景对水库诱发地震的影响,并对水库坝高、库容、库区岩性等因素与诱发地震之间的关系进行了统计分析。初步的研究结果认为:库区的地质构造和水文地质条件对水库地震的影响大于区域断裂背景及区域地震活动背景的影响,水库规模与诱发地震之间具有一定关系,坝高>50m,库容超过50亿m3的水库诱发地震的概率较大;同时,处于灰岩、碳酸岩、岩溶发育地区的水库诱发地震的概率要大,构造复杂、节理发育等造成渗透条件好的库区也易诱发地震。

采用双差定位方法对紫坪铺水库库区12个地震台站2009年记录的857个地震进行了重新定位,获得了815个地震的震源位置。定位结果显示库区有3个地震相对集中区域,在各个集中区域地震震源深度的分布特征各不相同。与已有的汶川8.0级地震前库区地震精定位的研究结果相比较,汶川8.0级地震后库区地震相对集中区域的位置关系发生了明显变化。

利用三峡流动观测台网的地震记录,采用双差定位法对三峡水库泄滩西的136个地震进行了重新定位。重新定位后,地震在E-W、N-S和U-D 3个方向的均方根偏移分别为0.38、0.33和0.98km。定位结果表明:水库北岸碎屑岩区地震震源深度4～5km,地震从浅到深呈线性分布,为断层破裂型水库诱发地震;水库南岸灰岩区地震震源深度2～3km,地震略呈发散分布,具有岩溶塌陷型水库诱发地震的特点。

从2009年3月起在长江三峡水库湖北段建立了26个地震台站组成的加密台网。2009年3—12月记录到2995次M_L-0.8～2.9地震。利用双差定位软件重新确定了2837次地震的精确位置。结果显示:长江三峡水库库区小震震群分布图像呈线性分布或团块状丛集分布,团块状丛集一般在距离库水边5km范围内,地震线性分布可以延伸到距库水边16km远的地方;长江三峡水库湖北段地震主要集中分布在香溪河附近的仙女山断裂北端及九湾溪断裂、泄滩乡以西的长江两岸和巴东北岸神龙溪及附近地区,震源深度<10km,平均在4km左右;库区地震活动频次与库水位升降过程正相关,说明属于水库诱发地震。巴东库区神龙溪两岸地震明显呈现出3条线性分布,通过对比该地区碳酸盐岩的分布特征,发现是由于水库蓄水后,库水从神龙溪两岸等地下暗河渗入而诱发地震的;而仙女山断裂过江段、九湾溪断裂和泄滩乡、沙镇溪镇西部地区等的地震可能与仙女山断裂带、牛口断裂或顺层解理等不连续结构面软化,导致岩体失稳而诱发了水库地震,但诱发机制仍需要进一步详细研究才能获得令人信服的结论。另外,在秭归县文化南和杨林、巴东县东壤口镇以东等地存在着煤矿开采引起的矿山诱发地震,在长江三峡库区两岸存在着一些塌陷地震。

利用远震接收函数偏移成像方法获得青藏高原西部Hi-Climb项目剖面北段地壳结构转换波成像。结果显示班公-怒江缝合带下方拉萨地体上地壳向N仰冲,下地壳向N俯冲,而羌塘地块上地壳向S仰冲,下地壳向S俯冲,可能意味着青藏高原西部拉萨地块和羌塘地块具有复杂的拼合过程。结合前人的岩石学研究成果,建立了新特提斯北洋盆洋壳S向俯冲、距今60～50Ma印度板块与欧亚板块碰撞后,拉萨地块的下地壳向羌塘地块下俯冲,而后印度板块俯冲到羌塘地块下方的地块拼合模式。

根据水库诱发地震的发震相关因素和特点,确定出水库诱发地震数据库元参数和库结构,并通过资料收集初步建立起水库诱发地震数据库,它包含了全世界水库诱发地震震例1 31个、中国大Ⅰ型水库110座、中国大Ⅱ型水库200座和坝高达100m的水库70座,并具有快速查询、统计、图示等简单功能。在汶川M_S8.0地震发生后的第2天,应地震主管部门的要求及时给出了四川省及附近区域已建大型水库的基本信息及分布。可见,水库诱发地震数据库是有助于政府部门进行地震快速对策的一种有效工具。

有关水库诱发地震问题的研究目前仍处于探索阶段,而水库诱发地震震例是深入研究水库诱发地震的宝贵基础资料。科学合理地对这些资料进行高效管理,无疑会加快水库诱发地震的研究步伐。文中介绍的水库诱发地震震例数据库管理系统,是以Visual Studio 2008为开发平台,C++作为开发语言。由于采用了面向对象的分析与设计方法,以及使用组件技术进行开发,使得该管理系统不仅界面友好、操作方便,而且具有良好的可维护性、可扩充性和升级换代能力。该系统的建立和使用有助于深入进行水库诱发地震的基础研究。

以位错理论为依据探讨了地震分类的理论基础,利用美国哈佛大学1977—2008年的震源机制解资料,采用地震三角形分类法,研究了中国川滇及邻近地区震源机制解124例,从地壳脆性变形的角度分析了川滇次级块体的变形形式。结果表明:整体上川滇及邻区的走滑断层、逆冲断层和正断层具有明显的分区性特征,受青藏高原SE方向的挤压,沿着鲜水河断裂带、安宁河断裂带、则木河断裂带和小江断裂带产生了大的剪切位移和变形带;同时,受缅甸弧挤压和四川盆地的阻挡,在缅甸弧前端和龙门山断裂带等地形成了强烈的挤压区,在云南大部分区域形成了扇形剪切应力变形区;而沿鲜水河断裂带、安宁河断裂带、则木河断裂带和小江断裂带所产生的大的剪切位移和变形直接作用在红河断裂带上,造成红河断裂带呈右旋向SE方向错动,引起其后延金沙江断裂至丽江-小金河断裂之间形成大的应力拉张区,构成了现今川滇及邻区地壳变形的最新格局。

通过对汶川M_S8.0地震的野外现场调查与相关资料收集,分析了四川省水电水利工程的破坏情况。在汶川地震震中区和高烈度区内,其危害性程度明显比当地水电水利工程场地安全性评价烈度高Ⅰ～Ⅲ度,暴露出在当地水电水利工程场地安全性评价中存在的问题。受限于历史地震记录时间短、无法预测出超过历史地震最高震级的上限,严重低估了龙门山断裂带的危险性,酿成当地水电水利工程遭受很大损坏,坝体普遍出现裂缝、渗水、局部坍塌等情况,甚至有些水库出现溃坝险情。因此,在水电水利工程场地安全性评价中应加强活动断裂的鉴定工作,可以利用古地震或地震规模与最大震级关系等来弥补历史地震资料记录时间短的缺陷,以提高水电水利工程场地安全性评价结果的可靠性。

在汶川8.0级大地震后,通过对北川和映秀2个极震区地表破裂的初步调查发现:北川、映秀地震形变带总体上为NE-SW向展布;地震破裂带以逆冲为主,兼小量走滑位移;北川地表形变带挤压缩短量为3～4m,映秀地表破裂左旋走滑位移为0.4～0.5m。

展现了汶川8级强震现场考察的极震区破坏情况,以及依据《中国地震烈度表》判断所达到的地震烈度,简要讨论了发震断层的类型和地震破坏特点。

浅层地震勘探是第四系覆盖区隐伏断层活动性研究常用的手段,叠加剖面上反射波组的分叉、合并、弯曲、中断、尖灭等被用作判断断层存在的重要标志。松花江北的吕刚屯、巨宝屯浅层地震叠加剖面上,T₀为下更新统砂砾石层等松散堆积和白垩系砂岩、泥岩的分界面,反射波组清晰。T_0-1波组为砂砾石层和黏土层、或砂砾石层和粉细砂层的反射界面,反射波组振幅大,能量强。根据地震反射剖面和测线上的钻孔资料,认为阿什河断层错断了下更新统下段,滨州断层错断了上更新统下段。而通过建立高精度的钻探联合地质剖面、地层年代测试和地层对比,确认阿什河断层没有错断第四系,滨州断层错断了下更新统下段。最后,从第四系的岩性、厚度变化等解释了浅层地震叠加剖面上反射波组的中断、弯曲并非断层活动的结果,而是由第四纪地层相变引起的。

新生代期间强烈而持久的再生造山作用,在天山地区形成了大量近EW向逆断裂-褶皱带,引起地壳强烈缩短,穿插有NW向“类转换断层”,显示出天山地区近NS向不均匀的构造挤压作用;区域上地震构造主要为近EW向逆断裂-褶皱带或盲逆断层,其次为NW向“类转换断层”。巴楚-伽师地震区位于南天山柯坪塔格推覆构造系以南,NE向跨越极震区、长约50km的深地震反射探测表明,1997年伽师强震群的发震构造推测为NW向隐伏“类转换断层”,2003年巴楚-伽师地震(M_S6.8)的发震构造为柯坪塔格推覆构造系南缘尚未出露地表的近EW向盲逆断层系。

通过对湖南常德地区桃源推测隐伏断裂沿线详细的地质地貌调查,以及配套的物探、钻探工作和不同深度钻孔沉积物的新年代测试,表明前人推测的桃源隐伏断裂两侧地层单元连续分布,物探剖面界面清楚,可连续追踪,没有显示断错现象;钻孔中的3个热释光年代样品也表明(13.1±11.0)×10⁴a以来的第四纪地层在断层可能通过的位置两侧可以完全对应,下伏的基岩岩性相同,不存在新活动性。在尧河乡沅江东岸发现的“正断层”实际上为卸荷张裂缝。桃源推测隐伏断层没有存在的证据,发生1631年常德6³/₄级地震的太阳山断裂带被严格地限制在常德-益阳-长沙断裂带以北。这为地震带以及潜在震源区的划分提供了一个合理的地质背景,对于认识1631年湖南常德634级地震的构造条件也具有重要意义。

利用高精度的浅层地震勘探手段,探测出北京市立水桥附近的黄庄-高丽营隐伏断裂,并进行了地质解释。结果表明北京市立水桥附近区域的浅部速度模型为4层结构。第1层至第2层的介质深度从0～150m,P波速度从800～2000m/s,介质为第四纪或古-新近纪覆盖层;第3层至第4层的介质深度为130～300m,P波速度在2000～2500m/s以上,推测为泥岩、砂岩类的基岩区。黄庄-高丽营隐伏活断裂其浅部由东西2条近似平行、相距1300m、走向N23°E、倾向SE的断裂所组成,西断裂F₂倾角22°,东断裂F₁倾角67°,在634m深度归结成单条断层,构成分叉状结构;断层上盘埋深101m,下盘埋深109m,断距为8m,为断错T₂,T₃地层界面、带走滑分量的正断层型。

通过地震学参数研究构造脆性变形的方法,着重分析了首都圈地区地震活动的“时、空、强”及其震源机制分布特征与断裂活动的关系,展示出该地区断裂活动的定量性规律,由此获得了首都圈地区上地壳变形的物理模型。结果表明:首都圈地区地震活动的“时、空、强”及其震源机制分布特征与断裂活动性质吻合较好,NE或NEE向和NWW向2组断裂构成共轭断裂;沿NWW-SEE向的张家口-渤海湾断裂带两侧形成了燕山块体、晋北块体、太行山块体和冀中块体的基本活动体系;在NWW-SEE向串列状的块体边界上形成一定量的NWW向地震活动密集带,而在与其共轭的NE或NEE向断裂交汇点附近具有发生中强震级以上地震的构造条件。

简要介绍了在青藏高原拉萨市附近刘吾-大佛寺间断裂的浅层地震勘探工作,并进行了初步的地质解释.结果表明,刘吾-大佛寺间断裂所在区域的速度模型为5层结构.第1层至第4层的介质深度从0m变化到20m,P波速度800～2 000或2 800m/s,介质为第四纪或第三纪覆盖层;第5层的介质P波速度在3 000～4 000m/s以上,其CDP图像分布零散、没有形成较强的反射界面,推测该区域为花岗岩类的基岩区.根据反射波组的连贯性、间断性及位置,判定在浅层地震勘探剖面320m处存在着刘吾-大佛寺间断裂,它是1条逆断层,倾向NE,倾角80°左右,其上端点出现在深约100m处.

基于不同类型活断层产生的地震地表破裂带宽度和跨断层探槽地质剖面的地层强变形带宽度等观测事实,结合地面建筑设施毁坏带与活断层密切的空间位置关系,采用统计分析方法,确定了活断层"避让带"宽度为30m.各活断层更为准确的避让带宽度可通过分析跨断层探槽地质剖面上地层的变形特征加以验证或修订;活断层斜列阶区、平行次级断层围限区、走向弯曲区等特殊地域的避让带宽度为这些地域宽度与两外侧各15m之和.建议有关部门进行活断层"避让带"立法与执法管理,并加强活断层鉴定及其地表活动线几何结构形态的准确定位工作,积极而有效地减轻地震灾害.

震后野外考察表明,2001年11月14日昆仑山库赛湖地震(M_S8.1)发生在青藏高原北部东昆仑断裂带库赛湖段上,发震断层具有高速率左旋滑动的基本特征,晚更新世晚期以来的平均滑动速率达(14.8±2.4)mm/a;地震地表破裂带沿库赛湖段西起布喀达板峰东缘(91°08′E),向东经库赛湖北缘、青藏公路2894里程碑、玉珠峰南麓,东止于青藏公路东70km附近(94°48′E),地震地表破裂带沿N70°～90°W走向线状展布,全长约350km,由一系列走向N45°～50°E拉开状张裂缝、走向N60°～75°E张剪切裂缝、走向N80°W剪切裂缝以及隆起鼓包或开裂陷坑等斜列状组合而成,显示出纯剪切走滑的破裂特征,最大左旋水平位移6m;宏观震中位于昆仑山口西80～90km附近的库赛湖东北角山麓地带,地震地表破裂带宽度300m,在库赛湖北岸至山麓地带的地震地表破裂带和由地震动或重力效应引起的次生破裂带总宽度可达2km.库赛湖地震地表破裂的左旋走滑特征表明,青藏高原物质确实存在着向东的滑移或流动,东昆仑断裂带东部与库赛湖段斜列的东大滩-西大滩段极有可能是未来发生大地震的危险地段.

通过分析单裂缝岩石标本中弹性波到时分布、波震相转换和波振幅衰减等规律,进一步用波场及频谱量刻划介质横向不均匀性。P波震相遇裂缝端部后出现“之”字形波峰,分叉成折射P波、绕射P波,它的特征也依赖于发射源和接收点相对于裂缝的位置,当波以大角度斜跨裂缝和发射点在约裂缝半长度范围时波到时和振幅差别更大。对其研究有助于认识弹性波场在含断层结构中的复杂图象特征、在野外勘探中提高地震资料解释、断裂构造识别能力和提高弹性波在非完整岩石实验中的声发射定位等能力。

通过长江三峡库首区沿江段、盐关和仙女山断裂带3个小孔径台网近3年的地震强化观测,发现该地区同时存在着天然地震和矿山地震。其中黄陵背斜轴部结晶花岗岩体内没有观测到极微震活动；西缘秭归香溪至龙马溪一带存在着百余次微震,最高震级为M_L2.5级盐关地震,与这一带的矿山开采有关；东缘宜昌石门附近也分布有数次微震；在黄陵背斜外围区域分布着若干3～4级(M_L)弱震。这些地震的发生基本上反映了该地区的弱活动构造格局。

对拉张型、挤压型雁列断层变形过程中岩桥区和主断层上的声发射特征进行了对比研究,结果表明,雁列断层变形中的声发射对应着多种机制:拉张型雁列岩桥区的声发射为单一事件组成,波振幅小、持续时间短、主频高、震源机制为张裂型;挤压型雁列岩桥区的声发射也是单一事件,波振幅较大、持续时间短、主频较低、震源机制为双剪型;而雁列主干断层上的声发射由多事件组成,波振幅大、持续时间长、主频低、震源机制与挤压型雁列岩桥区的声发射机制不同。这些特点与各区域所处力学状态有关。

在双轴压缩条件下对由挤压型和拉张型雁列式断层组合而成的复杂雁列断层系变形过程中声发射、断层位移及应变的时空演化进行了实验研究,结果表明,复杂雁列式断层系的变形过程及相应的物理场演化并非是两种雁列式断层的简单叠加,而是包含着它们之间的相互作用。能量较强的声发射事件成核部位主要集中在应力水平较低的张性雁列区附近的主于断层上,而不是应力水平较高的压性雁列区,但这种事件发生的时间则明显受控于压性雁列区的变形过程。

在双轴压缩条件下对挤压型和拉张型雁列式断层变形破坏过程中声发射、断层位移及应变场的时空演化进行了实验研究。研究表明,两类雁列式断层具有类似的变形破坏过程,即前期以雁列区的破裂贯通为主,后期以沿断层的滑动为主。但挤压型雁列区内可积累较高的应变能,有较强的应变释放和声发射活动,雁列区对滑动始终起着阻碍作用;而拉张型雁列区内难以产生快速的应变释放和较强的声发射活动,雁列区对后期的滑动也无明显的阻碍作用。两类雁列区贯通所引起的失稳均有明显的前兆,而在随后滑动过程中失稳前兆的出现,取决于断层不同部位或段落之间是否有应变传递。