华北平原地下水开采对区域地震活动性的影响

摘要

华北作为中国大陆强震区,同时也是我国人口最多的平原,20世纪60年代以来经历了大规模的地下水开采.本文基于华北平原1959—2016年地下水水位变化,结合区域地质背景建立了有限元孔隙弹性模型,定量分析地下水开采对区域地震活动性的影响.结果显示,地下水开采引起的卸载作用导致区域地壳隆升,最大约35 mm,同时在垂直方向上产生拉伸,地下10 km深度处拉应力最大达92 kPa.根据华北地区历史地震震源参数计算库仑应力变化,结果表明地下水弹性卸载增大了断层面上的正应力,但开采引起的孔隙压力减小使开采区内库仑应力变化为负,而开采区外结果为正.通过分析认为库仑应力变化结果受断层产状、位置等的影响,华北平原地下水开采减小了该地区强震发生的可能性,但随着开采速率放缓及未来可能的水位抬升,会对区域地震活动性产生进一步影响.