人為因素誘發地震的6個事實＊

趙紀東 楊景寧 編譯

（中國科學院蘭州文獻情報中心，蘭州730000）

人為因素誘發地震的6個事實＊

趙紀東 楊景寧 編譯

（中國科學院蘭州文獻情報中心，蘭州730000）

中圖分類號：P315；

文獻標識碼：D；

doi：10.3969/j.issn.0235－4975.2015.08.001

收稿日期：＊2015－07－03；采用日期：2015－08－10。

過去6年，美國中部的地震活動急劇增加。1973～2008年，每年發生的3級或以上地震平均為24次，而2009～2014年，這一比率呈穩步上升的趨勢，每年平均發生地震193次，其中2014年達到峰值，為688次。截至5月底，2015年美國中部地區已經發生了430次這種規模的地震（圖1）。

圖1　1973～2015的美國中部和東部的3級或以上地震的累積數。2009地震頻率開始增加，2013～2014年加速

到底發生了什么？地震活動的增加與石油和天然氣的生產活動有怎樣的關系？這是否與水壓致裂技術有關？

美國地質調查局（USGS）的科學家最近在Seismological Research Letters發表了最新相關研究成果，解釋了造成這些地震事件的原因，并澄清了一些常見的誤解。

1　流體注入可引發地震

流體注入地下的過程增加了斷裂帶內的流體壓力，使斷裂帶發生根本上的松動，使其更有可能在地震中破裂。當注入流體時，如果地下條件合適，即使在歷史上沒有發生過移動的斷層，都可能發生滑移，并引發地震。

將流體注入地下的3個主要目的是：污水處理、水壓致裂和提高采收率。在美國，這3種活動在過去的幾年中誘發了不同程度的地震。此外，將液體注入地下的其他用途還包括，強化地熱系統和地質碳存貯。

2　人為因素誘發地震的6個事實

2.1在美國，大部分的誘發地震不是水壓致裂導致的，污水處理是美國中部地區最近地震增加的主要原因

污水處理井通常運行時間較長，比水壓致裂注入的流體更多，更有可能誘發地震。提高采收率時會將流體注入到巖層中，而巖層中的石油和天然氣已經被開采，但是，廢水注入往往發生在以前從未觸及的巖石中。因此，廢水注入比提高采收率更能增加壓力水平，從而增加誘發地震的可能性。

2.2并不是所有的污水注入井都能引起有感地震

大多數注入井不會觸發有感地震。多種因素的結合是注入井誘發有感地震的必要條件。這些因素包括：①注入率和注入總體積；②斷層大到足以產生有感地震；③壓力大到足以產生地震；④存在流體壓力從注入點傳遞到斷層的路徑。

2.3污水不只由水壓致裂產生，幾乎每一個石油和天然氣井都會產生污水

目前，美國各地處理的大部分污水是鹵水，而它是石油和天然氣開采過程中的副產品。幾乎每一個石油和天然氣生產井都有鹵水，不管是否采用水壓致裂技術。

2.4在廢水處理井中注入的污水成分是可變的

在許多地方，污水與水壓致裂關系甚微或無關。在俄克拉荷馬州（Oklahoma），注入到廢水處理井中的水的不到10%曾被用作水壓致裂流體。在俄克拉荷馬州的某些地區，注入大量廢水，根本沒有水壓致裂發生，所以廢水是純粹的鹵水，是在石油的提取過程中出現的。相反，在俄亥俄州的揚斯敦（Youngstown）以及阿肯色州的Guy，所處理的廢水主要是水壓致裂液。

2.5誘發地震可能發生在離注入井相當大的距離和不同深處

誘發地震可能發生在距離注入點10英里或更遠的地方，并比注入點的深度更深。

2.6不需要地面增壓的井在注入污水時仍然可能誘發地震

在操作過程中，即使在流體注入時不施加壓力，仍會增加地層內的流體壓力，從而可能誘發地震。

3　未來仍續加強科學研究

目前，科學家們正不斷開發新戰略，以降低誘發破壞性地震的可能性。USGS正在致力于對導致誘發地震的物理過程進行詳細的了解和研究。

USGS已經制定了初步方法，以評估與誘發事件相關的地震災害。已經開發出的模型可以計算出短期內可能出現誘發地震的周期，以及地面在何種情況下可能發生晃動。USGS未來將進一步完善這些模型。

同時，科學家、監管機構和行業之間的密切合作將是十分必要的，流體注入壓力和流速數據的共享尤其重要，借助這些數據，科學家將能夠更好地評估注入過程中的不斷變化的風險，從而可能使運營商阻止破壞性地震的發生。

文獻來源：6facts about human－caused earthquakes.（2015－06－10）[2015－06－22].http：∥www. usgs.gov/blogs/features/usgs＿top＿story/6－facts－about－human－caused－earthquakes/

（編譯者電子信箱，趙紀東：zhaojd@llas.ac.cn）