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地震頻發：研究稱廢水回注誘發美國俄州地震群

時間：2014-07-16 09:00:25 作者： 　來源：財新網

2001年來，美國中西部地區地震頻發。這被美國地質調查局等機構認為與這些地區的石油和天然氣鉆探活動有關�！犊茖W》雜志近日刊發的一項最新研究則更具體地指出，俄克拉荷馬州中部地震活動激增可能是油氣開采井廢水高壓回注地下的結果。

這篇刊發在7月4日出版的《科學》雜志的文章標題為《2009-2014年：俄克拉荷馬州中部由大規模廢水回注誘發的地震活動顯著增加》。作者來自康奈爾大學、科羅拉多大學、哥倫比亞大學萊蒙特-道荷提地球觀測所和美國地質調查局。

文章稱，2008年以來，美國中陸地區地震活動開始激增，這些地震活動可能由油氣開采過程中的地下液體注射活動誘發。水力壓裂法是其中一個主要焦點。

美國地質調查局曾在2013年發布報告稱，美國中西部地區近十年來的地震頻發現象，“幾乎可以肯定是人為的”。石油和天然氣鉆探活動所使用的水力壓裂法和廢水回注是主要貢獻者。用水力壓裂法每生產一桶油，就會產生最多達200倍的廢水。高壓廢水回注水力壓裂法是目前在美國廣泛使用的一種開采頁巖油氣資源的作業方式。用水力壓裂法每生產一桶油，就會產生多達200倍的廢水。高壓廢水回注是常見的工業化廢水處理方式。

水力壓裂和廢水回注之所以會誘發地震，是因為這兩種工業作業所采用的高壓地下注液方式會增加地震斷層上的孔隙壓力，增加的孔隙壓力會沿著斷層帶擴散，從而使局部及遠處的斷層帶都受其影響。

2008年以來，俄克拉荷馬州發生了一組強度在3級及以上的地震，即斯地震群（the Jones swarm）。瓊斯地震群非常引人注目，它共占2008年至2013年間美國中東部地區總地震活動的五分之一。

文章作者利用公開可及的地震數據庫，對瓊斯地震群進行了細致審查，以便更好地評估孔隙壓力對地震活動的影響。此前研究多聚焦于地震發生時間、油氣井位置與注水容量之間的關系。

文章作者檢測了瓊斯地震群附近89個注水油氣井的孔隙壓力，并將所估測出的孔隙壓力緩慢移動的前進壓力波與瓊斯地震群期間的地震活動進行了比較。這些地震活動的震源往往位于廢水層和上部基地之間2至5公里深度范圍內，孔隙壓力在同一深度范圍內前進。

他們發現，四個位于俄克拉荷馬城東南部的高度活躍的高注水率油氣井引起了瓊斯地震群發生期間的孔隙壓力擴散的85%以上。他們產生了一個向東擴散的壓力波前。相應的，從遷移中的瓊斯地震群，可觀測到一個延伸35公里的地震軌道路徑。

研究者指出，當位于孔隙壓力擴散路徑內的斷層帶所受到的應力達到其臨界狀態時，斷層就會成為地震活動的標靶。也就是說，這里將發生地震。

研究者建議，應在距離油氣井不同范圍處，進行常規的斷層壓力檢測，從而更好地為高注水率處置油氣井提供地震易感性的早期指征