平凸杂谈
才高五斗不觉耻，水灌一坛只作痴。凸情不枉君付意，子志难琢我化石。
正文
凸子尘报：Dams 和 Earthquakes
Since the last issue of this report that questioned the probability of Three Gorge Dam increasing natural risks of earthquakes, good comments have been posted on this and other BBSs and on my blog. A couple of them are questioning that dams can cause earthquakes in its vicinity.
水坝对地质条件的影响，主要是水库带来的附加水压传到水底的地壳板块上，从而对板块运动产生的影响。这一问题已经在国际上经历了不少于50年的研究。也有一些公认的结果。
首先，是水库造成地震，还是水库诱发地震，这两个问题有明显的区别。研究的结果表明，水库不会造成地震，但在极小的几率上可能诱发已经存在的地震危险。
其次，大型水利设施是增加了地震危害，还是减少了地震危害。这个问题的答案很关键。可以说，各国学者研究的结果，减少的情况可能有，但增加的情况有疑问。D.W.辛普森在1976年一份报告中（sesmicity changes associated with reservoir loading）列举了32 项案例，其中有一些证明了水库减少了周边地震危害。对于水库是否增加地震危害，回答却非常不确定。
地震的造成，根源在于地壳板块之间层错存在。学过材料学的人们明白，这种层错的概念类似于材料力学的位错概念。层间由于静态摩擦力与岩块层间应力（以及孔隙压力）的阶段性平衡，从而使地震不知发生。但当层间应力由于某种原因积累甚至超过静态摩擦力的极限后，层错就会相互运动，从而导致地震发生。地壳结构本身存在着很多结构层错，这些层错就是地震的源头。如果水库造成地震，则必然是水库引出新的结构层错。否则，水库仅仅作用于现有层错的地震，只能成为水库诱发地震。科学家对地震震动图（seismogram）的研究，结果表明水库没有造成新的层错。所有被称为水库造成的地震，都显示是地质自由层错运动的结果，没有新的层错出现。
为什么水库不会带来新的层错？蓄水高度不超过200米的水利设施，例如三峡最高蓄水175米，胡佛大坝，最高蓄水200米，新丰江水库最高蓄水124米，卡里巴水库最高蓄水100米，克纳大坝最高蓄水85米，这些水量造成的附加压力越为1-2Mpa。而一般地震，发生在地下10公里以上，其岩石板块层间压力平均高达130Mpa。对于这一巨大的压力，水库所带来的附加压力可以说是微乎其微。这样的小压力不可能使岩块出现新的层错来。所以，水库的影响只能是在现有的已经存在的位错上作用，诱发本来就有的危险。
水库诱发的地震，国际上公认的有四个比较大的：1962年中国新丰江，6.1级；1963年赞比亚卡里巴，5.8级；1966年希腊柯里马斯达，6.3级；1966年印度克纳，6.5级。这些地震与周边蓄水80-100米的大坝有关。请注意，世界上有200个蓄水在80米以上的大坝，只有4个诱发了地震。而对于现在世界上11000大型水坝，被报道有可能诱发了地震的有50个左右。
对于某些已经存在的现有的危险层错，水库的存在，虽然引入微小的作用力。但这样的作用力的确可能使暂时处于不稳定平衡态岩块之间开始运动起来，从而诱发地震。但是这样的地震，准确地说应该是只是迟早发生问题，而不是能否发生的问题。地震的危害程度，取决于它内部积累而暂时没有释放出来的能量多少。水库的存在，其能量是水的势能，这种能量需要大坝的作用才能使房转化成电能。水的势能是不会转化成地下的各种能量的。即使有转化，也只能是微乎其微，而不是现在汶川地震的400个原子弹的当量。
对于水库的存在是否增加或减少了地震发生，现在还没有定论。一方面把水库诱发的地震，当作增加地震发生的案例是不合逻辑的。我们没有办法证明这些地震在无水库的条件下是不可能发生的。从地震模型的角度理解，只能说，水库的存在也许改变了某些地震的发生时间，即使它们提前到来。另外有人的研究，结论是水库也可以减少地震发生的可能。这样的判断也面临同样的逻辑挑战，没有证据说明，这些“没有发生”的地震，如果不是这些水库就一定会发生。
总之，关于水库与地震的关系。科学地讲，水库的建立可能极小概率上诱发地震，也可能极小概率上减少地震。这个问题需要因地而异。不同的地方，可能会有不同的结果。统计上，水库与地震发生概率没有关系。
但是，地震的危害，主要在于其累积和释放的能量，其次是发生的次数。水库的存在，不会对地震的危害程度带来影响。
本文作者现为优查网CEO
Since the last issue of this report that questioned the probability of Three Gorge Dam increasing natural risks of earthquakes, good comments have been posted on this and other BBSs and on my blog. A couple of them are questioning that dams can cause earthquakes in its vicinity.
水坝对地质条件的影响，主要是水库带来的附加水压传到水底的地壳板块上，从而对板块运动产生的影响。这一问题已经在国际上经历了不少于50年的研究。也有一些公认的结果。
首先，是水库造成地震，还是水库诱发地震，这两个问题有明显的区别。研究的结果表明，水库不会造成地震，但在极小的几率上可能诱发已经存在的地震危险。
其次，大型水利设施是增加了地震危害，还是减少了地震危害。这个问题的答案很关键。可以说，各国学者研究的结果，减少的情况可能有，但增加的情况有疑问。D.W.辛普森在1976年一份报告中（sesmicity changes associated with reservoir loading）列举了32 项案例，其中有一些证明了水库减少了周边地震危害。对于水库是否增加地震危害，回答却非常不确定。
地震的造成，根源在于地壳板块之间层错存在。学过材料学的人们明白，这种层错的概念类似于材料力学的位错概念。层间由于静态摩擦力与岩块层间应力（以及孔隙压力）的阶段性平衡，从而使地震不知发生。但当层间应力由于某种原因积累甚至超过静态摩擦力的极限后，层错就会相互运动，从而导致地震发生。地壳结构本身存在着很多结构层错，这些层错就是地震的源头。如果水库造成地震，则必然是水库引出新的结构层错。否则，水库仅仅作用于现有层错的地震，只能成为水库诱发地震。科学家对地震震动图（seismogram）的研究，结果表明水库没有造成新的层错。所有被称为水库造成的地震，都显示是地质自由层错运动的结果，没有新的层错出现。
为什么水库不会带来新的层错？蓄水高度不超过200米的水利设施，例如三峡最高蓄水175米，胡佛大坝，最高蓄水200米，新丰江水库最高蓄水124米，卡里巴水库最高蓄水100米，克纳大坝最高蓄水85米，这些水量造成的附加压力越为1-2Mpa。而一般地震，发生在地下10公里以上，其岩石板块层间压力平均高达130Mpa。对于这一巨大的压力，水库所带来的附加压力可以说是微乎其微。这样的小压力不可能使岩块出现新的层错来。所以，水库的影响只能是在现有的已经存在的位错上作用，诱发本来就有的危险。
水库诱发的地震，国际上公认的有四个比较大的：1962年中国新丰江，6.1级；1963年赞比亚卡里巴，5.8级；1966年希腊柯里马斯达，6.3级；1966年印度克纳，6.5级。这些地震与周边蓄水80-100米的大坝有关。请注意，世界上有200个蓄水在80米以上的大坝，只有4个诱发了地震。而对于现在世界上11000大型水坝，被报道有可能诱发了地震的有50个左右。
对于某些已经存在的现有的危险层错，水库的存在，虽然引入微小的作用力。但这样的作用力的确可能使暂时处于不稳定平衡态岩块之间开始运动起来，从而诱发地震。但是这样的地震，准确地说应该是只是迟早发生问题，而不是能否发生的问题。地震的危害程度，取决于它内部积累而暂时没有释放出来的能量多少。水库的存在，其能量是水的势能，这种能量需要大坝的作用才能使房转化成电能。水的势能是不会转化成地下的各种能量的。即使有转化，也只能是微乎其微，而不是现在汶川地震的400个原子弹的当量。
对于水库的存在是否增加或减少了地震发生，现在还没有定论。一方面把水库诱发的地震，当作增加地震发生的案例是不合逻辑的。我们没有办法证明这些地震在无水库的条件下是不可能发生的。从地震模型的角度理解，只能说，水库的存在也许改变了某些地震的发生时间，即使它们提前到来。另外有人的研究，结论是水库也可以减少地震发生的可能。这样的判断也面临同样的逻辑挑战，没有证据说明，这些“没有发生”的地震，如果不是这些水库就一定会发生。
总之，关于水库与地震的关系。科学地讲，水库的建立可能极小概率上诱发地震，也可能极小概率上减少地震。这个问题需要因地而异。不同的地方，可能会有不同的结果。统计上，水库与地震发生概率没有关系。
但是，地震的危害，主要在于其累积和释放的能量，其次是发生的次数。水库的存在，不会对地震的危害程度带来影响。
本文作者现为优查网CEO
评论
astermatch
2008-05-17 08:39:29
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悄悄话
水滴石穿哪！怎可将连续的作用力跟爆发力比量级。
金笔
2008-05-16 21:22:03
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悄悄话
凸子对什么都有研究，佩服！
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