作者：嵇少丞

　　（加拿大蒙特利爾大學工學院教授，majorite@hotmail.com）

　　自今年一月份《科學》雜誌發表了“四川大地震是人類活動觸發？”一文之後，西方大小媒體立刻跟進，聳人聽聞地報道：“科學家說：大壩製造了殺人地震”、“中美科學家研究表明：造成9萬人亡的四川大地震是紫坪鋪水庫引起的”。近幾年來，隨著中國經濟的高速發展和綜合國力的迅速提高，西方媒體的酸葡萄心理時不時地要發作，不放過任何一次可以攻擊中國政府的機會（批評也要實事求是，在該批的地方批）。讀讀這些大小報紙最近關於汶川地震與紫萍鋪水庫之間關係的文章，他們幸災樂禍的陰暗心理無不暴露無遺， 汶川大地震，毀了那麼多房屋、道路、橋梁、工廠，殺害那麼多鮮活的生命， 你們中國人是自作自受，誰讓你們建水庫搞水力發電？

　　《科學》雜誌的兩位記者（Richard A. Kerr 和 Richard Stone）采訪了四川省區域地質調查大隊的總工程師範曉教授和美國哥倫比亞大學臨時研究人員Christian Klose博士， 將他們兩人“水庫觸發地震”的（一家之言）觀點寫進一篇新聞報道稿裏。 然後， 西方媒體立刻就把它吹成：“科學家說：大壩製造了殺人地震”, 儼然世界上所有科學家們已達成共識——“造成9萬人亡的四川大地震是紫坪鋪水庫造成的”。然而， 事實遠非如此。

　　就拿被《科學》雜誌那篇文章引以為據的雷興林、馬勝利、聞學澤、蘇金蓉、杜方發表在《地震地質》（2008年第4期， 30卷，1046－1064）的論文來說吧， 這些作者並沒能成功地證明5.12汶川Ms8.0級地震是由紫坪鋪水庫造成的。該文的第一作者雷興林是日本產業技術綜合研究所的主任研究員， 他利用自已開發的軟件， 在一係列簡單的假說的基礎上，計算了紫坪鋪水庫加載（蓄水）或卸載（放水）過程對地下極淺（例如，7－8 千米深）岩石中斷層麵（假設斷層傾角為30－35度， 摩擦係數為0.6。 在這些假說條件下，斷層極易滑動，地震極易產生）上剪應力的影響。例如， 假說岩石是開放的多孔介質，各孔彼此相連，岩石的滲透率為一常數，既不隨深度的增加而變化，也不在水平方向有變化；地殼內壓力梯度忽略不計；岩石在研究的深度範圍內是完全線性彈性的（事實上不是這樣的。地震波在破裂、多孔、流體充填、有弱岩夾層的岩體中有顯著的衰減, 說明這樣的岩體並非是完全線性彈性體）。即使在這些極端理想的情況下，水庫加載或卸載對地下4－5千米深度以下地殼中斷層麵上庫侖應力的大小也都沒有太大的影響（<<0.5 bar）。無論因水庫荷重還是水沿斷裂帶往下滲透，隻對近地表幾千米厚的岩石中斷層活動性有點微小的影響，這些都是行內人所公知的常識—— 水庫加載或卸載可以引發庫區或周圍小範圍內斷層發生較小的滑移，形成小地震（<3-4級）。

　　我認為，雷興林等人文章的主要科學意義就是：水庫的載荷與水壓的滲透對地下岩石中應力的影響隨深度增加而迅速衰減，在近地表幾千米的地殼中可能會產生0.1－0.5 bar應力的變化，但在深於10千米的地殼中其影響完全可以忽略不計。5.12汶川地震的震源深度是19千米。所以，拿雷興林等的文章作為“四川大地震是紫坪鋪水庫造成的”的證據，等同於請皮膚科的大夫醫骨科的病。

　　雷興林等認為：如果深１００米以上的水體跨越斷層破碎帶，作用在庫底斷層破碎帶的流體壓緩慢地向地下深部擴散。事實上，無論地下岩石聯通裂隙中還是封閉空隙中的流體壓遠大於庫底的水壓， 庫底水不可能向地下岩石或斷層岩中滲透很深的。更重要的是，5.12汶川地震震源深度高達19千米，位處脆韌性轉變帶之內。地表水是滲透不到這個深度的。在這個深度，岩石的孔隙率和滲透率都極低，流體主要是來自下地殼內岩漿結晶釋放出來的流體和由進變質作用（脫水化）形成的變質流體。地震時，這些深源流體沿斷裂帶釋放到上地殼。 地震之後，震源深度的斷裂又會重新愈合，破碎的岩塊被假熔岩以及從熱液中結晶出來的脈體(如，石英脈體、方解石脈)膠結起來，斷裂帶中岩石強度重新恢複，孔隙率和滲透率重新降低。這些是Richard Sibson教授反複強調的觀點。

　　據岩石流變學理論，脆韌性轉變帶內的岩石強度最大，可承受巨大的剪應力與積累巨大的彈性應變能， 故可形成大震。小於12千米深度是很難形成8.0級特大地震的。

　　如果沒有不透水層的話（事實上不可能完全沒有）， 在近地表3－4千米厚的岩層中，地表水可以沿張裂隙往下滲透， 使斷裂帶中的流體壓力等於靜水壓力，流體可以減少斷層兩壁的摩擦係數，起到一定的潤滑作用。此時，滲透水的作用雖然降低了斷層滑動的應力閾值, 但是同時也減低了地震的強度， 因為由於流體潤滑作用的存在, 斷層麵上剪應力不可能積累得很高。

　　在水平擠壓逆斷層作用地區，若水庫位於逆衝斷裂帶上盤 ，水庫蓄水（加載）增加了垂向上的最小主應力， 有利於構造穩定性，減少斷層或地震活動；水庫大量放水（突然降低了垂向上的最小主應力，即增加了構造差應力，反而增加斷層或地震活動， 當然僅是一些極淺源（<5-6千米）的小地震（<3-4級）。

所以，逆衝斷裂帶上盤建水庫可能還有利於維持區域構造的穩定性。

　　汶川地震的微觀震中離紫萍鋪庫區最近距離也有6千米，而不是位於紫萍鋪水庫的正下方。汶川地震的宏觀震中位於汶川縣漩口鎮何家山蔡家杠村附近的一個叫“蓮花芯”的山頂。地震時，龍門山中央斷裂帶中的花崗岩和花崗閃長岩在強烈地逆衝擠壓和剪切作用下，瞬間發生無數脆性破裂，約400萬立方米的白色岩石幹碎屑流在短短的不到兩分鍾時間將2000多米長的山穀填平。碎屑流是幹的，說明宏觀震中斷裂帶中岩石破裂與水或流體無關。

　　四川省共有水庫6678座，紫萍鋪水庫並不是其中最大的水庫。位於岷江上的紫萍鋪水庫，壩高159米， 庫容10億立方米。建於雅礱江上的二灘水庫， 壩高240米，庫容58億立方米；雅礱江上的 錦屏一級水庫，壩高305米，庫容150億立方米。金沙江上的溪洛渡水庫， 壩高278米， 庫容129億立方米。尼日河上的瀑布溝水庫，壩高186米，庫容54億立方米。這些水庫比紫萍鋪水庫大得多，迄今也沒有形成任何6級以上地震，更何況汶川地震這樣的8級特大地震。

　　雷興林等在文章中也不得不承認，世界上許多大型水庫，除了在其最初的幾個蓄水周期之間引發一些諸如地下溶洞塌陷起因的較小地動或地聲之外，並沒有誘發值得關注的地震活動。這就好比將小米倒進瓶子裏，搖一搖，晃一晃，堆積更緊密了，增加了整體穩定性；然後，再晃，堆積密度就不會再增加。道理是非常直觀的和淺顯的。

　　雷興林等很怕引起別人誤解，多次強調：“一個地區能否發生地震，關鍵在於該地區是否存在一定規模的活動斷層，且其應力狀態是否已接近破壞強度。僅靠水庫本身的重量和相應的流體壓力是不足以使完整的地殼岩石發生大規模的斷裂而產生強震”。但是，雷興林等卻認為：汶川大地震遲早會發生，隻是紫萍鋪水庫的建設和使用使得地震提前到來幾十年。他們之所以這麼說，是因為他們過於簡單地把地殼中岩石破壞強度看成是一個常數，並且認為地殼中構造應力積累隨時間是線性增加的。大地震的發生與否絕不像往駱駝背上加草那麼簡單。水庫的加載或卸載引起的微小的應力變化，立刻會被庫區及其附近小範圍內地殼淺部滑動強度很低的節理麵和小斷層吸收，使淺表岩塊間稍有滑動，但絕對不足以能觸發地下19千米深處的巨震。一個走在大街的男人突然倒地，絕不是因為他今天多長或少長一根胡須。

　　為了增強“紫萍鋪水庫導致汶川大地震”之說，Christian Klose到處宣揚: “龍門山地區近幾百萬年內沒有發生過重大地震活動”。其實，在龍門山地區，古地震的證據多得很。例如，在汶川縣映秀鎮地區就可以看到5級階地，一級階地是這一次5.12地震形成的，河床抬高了2.2米。二級階地高3米，三級階地高7米，四級階地高25米，五級階地高7米。五級階地的形成年齡在52700年左右，累計抬升高度為44.2米。所以，斷裂帶的平均年垂直滑移速率為0.84 mm/a。如果每一次8級大地震可以形成2.5米左右的垂直滑移，那麼這個地區發生類似5.12汶川地震的複發周期就是3000年。

　　紫坪鋪水庫附近岷江也有六級階地，C14方法測定二級階地形成於約3000年前，三級階地的熱釋光年齡大約為12300年，四級階地的熱釋光年齡大約為30800年，五級階地的熱釋光年齡大約為52700年，六級階地的熱釋光年齡大約為766000年。每次大地震都會造成地麵抬升，河流往深切割, 形成階地。所以，近8萬以來，僅在四川汶川－都江堰地區至少發生過6次特大地震。

　　成都理工大學李勇教授等研究發現，整個龍門山自431000年以來至少發生過30餘次6.7級以上強震。例如，大邑縣西嶺雪山東邊的雙青石坪在約3800年和930年前分別發生過兩次大於7級的地震。所以，單條斷裂的強震複發間隔僅為1000－3000年。

　　每次地震後，岷江河水將龍門山上滑坡塌方下來的碎石和泥土帶到下遊的成都平原，形成衝積扇。成都平原上岷江衝積扇的最大厚度達541米，位於郫縣、溫江一帶。該衝積扇的下部為大邑礫石層，中部為雅安礫石層，上部為上更新世至全新統礫石層。大邑礫石層是成都平原上最古老的衝積礫石層，其形成時間約為360萬年前，說明360萬年前就已經有了高起伏、陡地貌的龍門山脈了。換句話說，龍門山地區360萬年以來，一直強震不斷的，每3－5千年就來一次，每次地震使得龍門山長高2－3米，地震之後風化剝蝕與河流搬運又減少了由地震造成的山脈升高。地震抬升與風化剝蝕兩相抵消之後的剩餘就是龍門山地區地表隆升速率，平均每年0.24－0.34毫米。

　　綜上所述，汶川Ms8.0特大地震起發於地下約19千米深的脆韌性轉變帶內，震源處為強岩，剪切與摩擦強度皆大，逆衝斷裂麵較陡。汶川Ms8.0特大地震的發生是位於青藏高原北部的鬆潘—甘孜地塊沿龍門山中央斷裂和前山斷裂向四川盆地強烈推覆逆衝的結果，與紫萍鋪水庫無關。水庫的蓄水與放水可以誘發一些極淺源（<6-7千米）的小震（<3-4級）。再大的水庫也不能直接導致8級特大地震的形成。