2008年5月，中國(guó)西南部的四川省發(fā)生了歷史上最為慘烈的地震之一。據(jù)測(cè)定，此次地震震級(jí)為里氏8.0級(jí)，在地殼內(nèi)產(chǎn)生了一條長(zhǎng)達(dá)298公里的裂縫，并導(dǎo)致近80,000人遇難。
地震發(fā)生之后，有人把目光投向了距離震中僅有5.5公里的水壩。許多科學(xué)家猜測(cè)，紫坪鋪水庫(kù)可能與觸發(fā)此次地震具有關(guān)聯(lián)。
難道地震不是自然災(zāi)害嗎？
地震，這種地球表層的震動(dòng)現(xiàn)象，是典型的自然事件。它們的發(fā)生往往由于地球表層以下的巖石板塊發(fā)生了移動(dòng)。這些板塊沿著斷層線活動(dòng)，斷層是地殼堅(jiān)巖發(fā)生破裂的地方。當(dāng)板塊之間發(fā)生擠壓或者分離，地殼就會(huì)發(fā)生劇烈震動(dòng)。
救援人員在中國(guó)西南部的四川省北川縣地震現(xiàn)場(chǎng)搜救被困人員。
一些少數(shù)的自然事件比如火山噴發(fā)，有時(shí)也會(huì)引發(fā)地震。但是，地面的震感有時(shí)也可能來(lái)自于驚天動(dòng)地的人為事件，比如地下炸彈實(shí)驗(yàn)、礦山爆炸——以及水庫(kù)蓄水或者泄洪。
地下的爆炸引起地震，這很容易理解。但是大壩呢？水壩只不過(guò)是用于存蓄河水，它們?nèi)绾我l(fā)地震呢？
在這篇文章當(dāng)中，我們將了解水壩——更確切地講是蓄水行為——如何引發(fā)地震，而且我們將尋找在歷史上是否真的有因水庫(kù)而引發(fā)的地震或其它“自然”災(zāi)害。我們大多數(shù)人都相信，人類(lèi)行為可以對(duì)自然環(huán)境產(chǎn)生重大影響。在引發(fā)地震的案例中，我們將討論人類(lèi)的行為如何影響地下空間，以至地殼。
去掉“自然災(zāi)害”中的“自然”
建設(shè)大壩往往是浩瀚的工程，它們的結(jié)構(gòu)十分龐大，形成的水庫(kù)將存蓄大量的河水。比如紫坪鋪水庫(kù)，就有50層樓那么高，它可以蓄積來(lái)自岷江上游10億立方米以上的江水。水體巨大的重量和潤(rùn)滑作用，可能觸發(fā)2008年的大地震。
如果您從地面的自然狀態(tài)來(lái)考慮，這很容易理解。河流下的土層只適于承受一定容積的水體。這些水流會(huì)給地面產(chǎn)生壓力，它們滲入土壤的深度，也完全有賴(lài)于特定水體的自然狀態(tài)。
一名婦女坐在昔日曾是Longarone村莊的碎石之上，這里因意大利維昂特壩的意外事故毀于一旦。
當(dāng)人們建設(shè)大壩阻擋河水，通過(guò)水庫(kù)擴(kuò)大水面面積并提高容積，這些自然特征就會(huì)改變——一些非常迅速而急劇。我們可能對(duì)通過(guò)滑坡表現(xiàn)出來(lái)的變化較為熟悉，比如水分使得支撐山石的土地變得疏松，以及水庫(kù)蓄水季節(jié)性的上升和下降對(duì)地面的產(chǎn)生壓力的波動(dòng)。歷史上最致命的滑坡發(fā)生在1963年的意大利北部，它將整個(gè)村莊的2500人吞沒(méi)。這次災(zāi)難發(fā)生的原因是3億立方米的山石落入維昂特水庫(kù)，所產(chǎn)生的巨大浪潮瞬間沒(méi)過(guò)261米高的大壩，下泄的水流淹沒(méi)了下游城鎮(zhèn)[來(lái)源: IR]。
同理，在中國(guó)發(fā)生的不少滑坡也被認(rèn)為與長(zhǎng)江上游修筑的三峽大壩具有關(guān)聯(lián)[來(lái)源: Hvistendahl]。在2003年，初次蓄水之后一個(gè)月，該地區(qū)的一次滑坡就導(dǎo)致了14人遇難。在2006年水庫(kù)提高蓄水高度之后，又發(fā)生了若干次滑坡，2007年的一次滑坡又掩埋了一輛大巴車(chē)。
建設(shè)大壩引起的滑坡的原理與引發(fā)地震的原理相同，不過(guò)在地震當(dāng)中，這種作用主要發(fā)生在地表以下。
水庫(kù)誘發(fā)型地震：導(dǎo)致地層運(yùn)動(dòng)
到目前為止，世界上因水庫(kù)活動(dòng)而引起的最嚴(yán)重地震發(fā)生于1967年的印度西部。工程人員建成科依納大壩僅三年之后，該地區(qū)就發(fā)生了6.5級(jí)地震，共造成180人死亡。由大壩觸發(fā)地震的現(xiàn)象，被人們稱(chēng)之為水庫(kù)誘發(fā)型地震活動(dòng)（reservoir-induced seismicity）。人們對(duì)這種地震并不是完全清楚，但是其基本的作用原理是這樣的：
即使與地震無(wú)關(guān)，三峽大壩已經(jīng)證明可以引起環(huán)境問(wèn)題。
當(dāng)大壩建成并充分蓄水，庫(kù)區(qū)下方的土層壓力會(huì)急劇變化。當(dāng)水庫(kù)的水位上升，地下的壓力也隨之增加；反之，當(dāng)水位降低，壓力又會(huì)減小。這種壓力的波動(dòng)可以造成地表以下的構(gòu)造板塊（tectonic plates）發(fā)生微妙的變化，甚至導(dǎo)致它們發(fā)生移動(dòng)。
另外一個(gè)影響因素來(lái)源于水體本身。當(dāng)水壓增長(zhǎng)，更多的水體將會(huì)壓入土壤，從而進(jìn)入巖層的裂縫和間隙。這些水壓可以擴(kuò)展甚至造就新的、微小裂縫，從而造成地下更強(qiáng)的不穩(wěn)定性。更為嚴(yán)重的是，當(dāng)水滲得更深，它們就可能充當(dāng)巖層之間的潤(rùn)滑劑，這些巖層原來(lái)僅僅通過(guò)相互之間的摩擦力而保持穩(wěn)定，這種潤(rùn)滑作用可以造成巖層滑動(dòng)。
在地震案例當(dāng)中，我們很難證明大壩可以擺脫干系。因?yàn)樵谌绱吮姸嗟淖饔靡蛩叵�，我們很難確定在地表之下發(fā)生了什么。比如2008年四川地震，對(duì)于其發(fā)生的原因依然眾說(shuō)紛紜。在紫坪鋪水庫(kù)首次蓄水的2004年，共記錄了730余次微型地震，大多數(shù)科學(xué)家相信，如果要證明該水庫(kù)確實(shí)與大地震存在關(guān)聯(lián)，還需要更長(zhǎng)時(shí)間的研究[來(lái)源: LaFraniere]。
有一點(diǎn)可以確認(rèn)的是，大壩并不能單獨(dú)引發(fā)地震，其它風(fēng)險(xiǎn)因素，尤其是不穩(wěn)定的斷層線，本身已經(jīng)在當(dāng)?shù)卮嬖凇Ｔ跐M(mǎn)足條件的情況下，大壩可以觸發(fā)地震提早發(fā)生，而且有可能增強(qiáng)地震的量級(jí)——這就是為何在已知斷層地區(qū)建設(shè)大壩極端危險(xiǎn)的原因。
那么，許多科學(xué)家向三峽大壩可能引起的嚴(yán)重后果發(fā)出警告，就不足為怪了。他們認(rèn)為，該大壩正好位于九灣溪-秭歸、巴東斷層線上。甚至有人聲稱(chēng)，三峽大壩觸發(fā)像2008年四川地震這樣的大型地震，只是時(shí)間問(wèn)題。不過(guò)，這些揣測(cè)是否合理，仍然需要科學(xué)家的進(jìn)一步觀察和研究。
