人为因素诱发地震的6个事实＊

赵纪东 杨景宁 编译

（中国科学院兰州文献情报中心，兰州730000）

人为因素诱发地震的6个事实＊

赵纪东 杨景宁 编译

（中国科学院兰州文献情报中心，兰州730000）

中图分类号：P315；

文献标识码：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。

过去6年，美国中部的地震活动急剧增加。1973～2008年，每年发生的3级或以上地震平均为24次，而2009～2014年，这一比率呈稳步上升的趋势，每年平均发生地震193次，其中2014年达到峰值，为688次。截至5月底，2015年美国中部地区已经发生了430次这种规模的地震（图1）。

图1　1973～2015的美国中部和东部的3级或以上地震的累积数。2009地震频率开始增加，2013～2014年加速

到底发生了什么？地震活动的增加与石油和天然气的生产活动有怎样的关系？这是否与水压致裂技术有关？

美国地质调查局（USGS）的科学家最近在Seismological Research Letters发表了最新相关研究成果，解释了造成这些地震事件的原因，并澄清了一些常见的误解。

1　流体注入可引发地震

流体注入地下的过程增加了断裂带内的流体压力，使断裂带发生根本上的松动，使其更有可能在地震中破裂。当注入流体时，如果地下条件合适，即使在历史上没有发生过移动的断层，都可能发生滑移，并引发地震。

将流体注入地下的3个主要目的是：污水处理、水压致裂和提高采收率。在美国，这3种活动在过去的几年中诱发了不同程度的地震。此外，将液体注入地下的其他用途还包括，强化地热系统和地质碳存贮。

2　人为因素诱发地震的6个事实

2.1在美国，大部分的诱发地震不是水压致裂导致的，污水处理是美国中部地区最近地震增加的主要原因

污水处理井通常运行时间较长，比水压致裂注入的流体更多，更有可能诱发地震。提高采收率时会将流体注入到岩层中，而岩层中的石油和天然气已经被开采，但是，废水注入往往发生在以前从未触及的岩石中。因此，废水注入比提高采收率更能增加压力水平，从而增加诱发地震的可能性。

2.2并不是所有的污水注入井都能引起有感地震

大多数注入井不会触发有感地震。多种因素的结合是注入井诱发有感地震的必要条件。这些因素包括：①注入率和注入总体积；②断层大到足以产生有感地震；③压力大到足以产生地震；④存在流体压力从注入点传递到断层的路径。

2.3污水不只由水压致裂产生，几乎每一个石油和天然气井都会产生污水

目前，美国各地处理的大部分污水是卤水，而它是石油和天然气开采过程中的副产品。几乎每一个石油和天然气生产井都有卤水，不管是否采用水压致裂技术。

2.4在废水处理井中注入的污水成分是可变的

在许多地方，污水与水压致裂关系甚微或无关。在俄克拉荷马州（Oklahoma），注入到废水处理井中的水的不到10%曾被用作水压致裂流体。在俄克拉荷马州的某些地区，注入大量废水，根本没有水压致裂发生，所以废水是纯粹的卤水，是在石油的提取过程中出现的。相反，在俄亥俄州的扬斯敦（Youngstown）以及阿肯色州的Guy，所处理的废水主要是水压致裂液。

2.5诱发地震可能发生在离注入井相当大的距离和不同深处

诱发地震可能发生在距离注入点10英里或更远的地方，并比注入点的深度更深。

2.6不需要地面增压的井在注入污水时仍然可能诱发地震

在操作过程中，即使在流体注入时不施加压力，仍会增加地层内的流体压力，从而可能诱发地震。

3　未来仍续加强科学研究

目前，科学家们正不断开发新战略，以降低诱发破坏性地震的可能性。USGS正在致力于对导致诱发地震的物理过程进行详细的了解和研究。

USGS已经制定了初步方法，以评估与诱发事件相关的地震灾害。已经开发出的模型可以计算出短期内可能出现诱发地震的周期，以及地面在何种情况下可能发生晃动。USGS未来将进一步完善这些模型。

同时，科学家、监管机构和行业之间的密切合作将是十分必要的，流体注入压力和流速数据的共享尤其重要，借助这些数据，科学家将能够更好地评估注入过程中的不断变化的风险，从而可能使运营商阻止破坏性地震的发生。

文献来源：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/

（编译者电子信箱，赵纪东：zhaojd@llas.ac.cn）