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人工誘發(fā)地震是科學(xué)家、政府和社會(huì)公眾廣泛關(guān)注的重要議題。人們?cè)缇椭?，水?kù)蓄水、地下采礦、從地下注入、抽采流體或氣體，都能夠誘發(fā)地震。特別是向地下注入流體誘發(fā)地震（這里面包括水力壓裂，泡沫壓裂，污水回灌等），已成為一個(gè)研究焦點(diǎn)，因?yàn)樾碌你@井和開(kāi)采技術(shù)需要通過(guò)注入法，從地層中取出更多的石油和天然氣。 Science曾刊發(fā)過(guò)美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局Ellsworth（2013）的一篇論文，專(zhuān)門(mén)就注水誘發(fā)地震展開(kāi)討論。傳統(tǒng)理論大都認(rèn)為，由于流體注入，斷層附近巖石孔隙中的流體壓力增加，導(dǎo)致斷層更易滑動(dòng)（直接的流體壓力擴(kuò)散效應(yīng)），或流體注入/抽采導(dǎo)致斷層所受的上覆巖層壓力發(fā)生變化（無(wú)直接的水力聯(lián)系）（圖1），進(jìn)而誘發(fā)地震。 圖1 誘發(fā)地震的機(jī)制示意圖（Ellsworth，2013）  論文提出了兩種模式：第一種向基巖注入流體，發(fā)現(xiàn)誘發(fā)地震更傾向于發(fā)生在注入井周?chē)?，呈密集地震群，在遠(yuǎn)離注入井的地方，地震數(shù)量急劇下降。第二種向沉積巖注入流體，發(fā)現(xiàn)誘發(fā)的地震數(shù)量隨著與注入井距離的增大而逐漸下降，呈冪指數(shù)關(guān)系，并且可能在距離注入井較遠(yuǎn)處（大于10公里）發(fā)生地震。 第一種模式的機(jī)制是因?yàn)樽⑷胧箮r石孔隙中的流體壓力增加，導(dǎo)致斷層更易滑動(dòng)，與沉積巖相比，結(jié)晶基底的巖石更硬并且具有較低的孔隙度，因此孔隙壓的增大僅限于井周?chē)墓铝^(qū)域，與總應(yīng)力場(chǎng)的耦合程度較低。 而第二種模式是另一種機(jī)制，即“孔隙彈性耦合”，通過(guò)注水對(duì)周?chē)膸r石產(chǎn)生壓強(qiáng)，使巖石產(chǎn)生彈性應(yīng)變，即孔隙彈性,從而可以在水不進(jìn)入斷層的情況下，對(duì)遠(yuǎn)處斷層施加壓力，影響范圍更廣（圖2）。 自2010年以來(lái), 美國(guó)俄克拉荷馬州的地震數(shù)量激增，每年的地震數(shù)量甚至已經(jīng)超過(guò)加利福尼亞州的地震總數(shù)。因?yàn)闊o(wú)法隔離出單個(gè)注水井來(lái)進(jìn)行研究，本研究并沒(méi)有采用俄克拉荷馬州的數(shù)據(jù)，但他們的發(fā)現(xiàn)有助于解釋在該地區(qū)的人工誘發(fā)地震活動(dòng)范圍的廣泛性。 圖2 誘發(fā)地震與離井距離間的函數(shù)關(guān)系。藍(lán)色和紅色區(qū)域分別表示注入基巖（藍(lán)色）和上覆沉積層（紅色）后誘發(fā)地震活動(dòng)的空間范圍大小，灰線代表斷層網(wǎng)絡(luò) 該發(fā)現(xiàn)意味著水力壓裂、廢水處置、地?zé)衢_(kāi)采等方案都需要重新審視并進(jìn)行必要的修改，關(guān)鍵難題是確定注水井周邊誘發(fā)地震的空間范圍。 但文章也認(rèn)為，“這項(xiàng)研究結(jié)果并不意味著向基巖注水就絕對(duì)安全，因?yàn)樽⑺倪^(guò)程中仍可能遇到基巖中的斷層，從而進(jìn)一步引發(fā)更大規(guī)模的地震。但是這種可能性相對(duì)較小，因?yàn)榛鶐r中的誘發(fā)地震空間范圍更小一些。” |
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來(lái)自： 徒步者的收藏 > 《科學(xué)，技術(shù)，工業(yè)》
