对人类诱发地震的了解

远在美国中西部的触发

据一项新的研究披露，将废水注入到地下深处可能会让附近的断裂带应力变得如此之大而使其在应对来自远处地震的瞬间波动时发生破裂。对这种现像的了解可帮助科学家们测量注射部位附近断裂带内的应力状态。最近地震活动的增加与向地下注入液体有关，这是一个处置来自如天然气开发等工业加工的废水的过程。地下液体注射会增加断裂带的孔隙压力，使得它们随时会破裂；所导致的情况被称作“诱发性”地震。来自工业过程的地下水还一直与动态性触发相关，这是通过来自一个远处地震的地震波所产生的应力所带来的局部地震的过程。例如，在2011年东北冲大地震之后，在美国中西部废水注射部位附近断裂带的活动增加了，它可能是对日本强震所做出的一个反应。为了进一步地调查在诱发性地震区域的动态触发的影响，Nicholas J. van der Elst及其同事对美国数个地震活动与地下水注射有关区域的地震发生进行了考察。他们将局部地震活动的发生与那些发生在遥远处的大地震进行了比较，以确认地震活动的家系。这使得他们能够确认在这些地带的数个地震是由远处地震活动所触发的。研究人员说，在注射部位附近的断裂地带是动态触发的首要标靶，因为废水注射过程使得局部断层“受到临界性地加载”，因此即使是来自遥远处的小的地震信号就足以使积累的孔隙压力的加速弥散并引起破裂。并非所有的注射部位都会对远方的触发做出反应；研究人员观察到对动态触发敏感性的增加在具有几十年泵送历史的废水注射部位最清楚而在触发事件之前很少有地震活动的历史。由van der Elst等人所做的工作比简单的诱发性地震活动观测要更为广泛。相反，它证明了在据认为是由人类诱发的地震与那些自然发生的地震之间的一种联系，提示地下水是一个重要的组成成分。它也表明，动态触发发生率可作为注射部位附近断层应力状态的一种预测因子。

第二则研究提供了一个模板用于评估在由工业过程所主导的地区诱发的地震危险。随着社会对可再生能源依赖的增加，地热能源正变成一种越来越有吸引力的选择。然而，生产地热能源——即抽取热流体并将废水注射回地下——的方方面面是否会诱发地震及所诱发地震的程度等则仍然不清楚。与此同时，对大型板块系统附近的设施而言，地热能源生产的地震后果是至关重要的。Emily E. Brodsky及其同事应用可公开获得的数据集来将Salton Sea——这是在San Andreas断层上的一个湖泊——附近的历史性的地震活动与附近的Salton Geothermal Field内的注入液体容量进行了比较；在Salton Geothermal Field中，人们抽取了来自地球深处的水来给一系列的发电机提供能量。该团队的分析结果——该分析结果显示净液体容量（或抽取的液体容量减去注射的液体容量）比仅用抽取的液体容量与地震活动有着更好的相关性——显示，自从该设施的第一家工厂在1982年开放以来，Salton Sea内的诱发的地震活动率有所下降，即使是在添加了新井的情况下亦是如此。这反映了尽管存在着工业活动，地震活动可能在过了一段时间后有逐渐减小或得以稳定的可能性。Brodsky及其同事的工作是重要的，因为它为未来基于可检测量来评估地震危险提供了一个模板。此外，尽管很多以往的研究聚焦于注射部位的高孔隙压力的扩散为地震原因，但由Brodsky及其同事的研究提示，诱发的地震会对一个分别涉及与抽取和注射有关的各种全异事件的更复杂的过程做出反应。

一则由William J. Ellsworth撰写的相关的《综述》文章对人们目前了解的由人类活动造成的地震的原因和力学进行了回顾；尽管人们长期以来就了解地震偶尔可由工业过程诱发，但与“压裂”有关的由液体注射所诱发的地震已经在最近成为人们的一个主要的关注点。文章的作者确认了准确评估诱发性地震风险的关键性挑战，并提到了需要由工业界及监管机构官员共同参与制定减轻诱发性地震的计划（他说，工业界的成员需要有有效操作的明确要求，而监管机构需要有落实那些要求的坚实的科学基础）。他建议，改进地震监测及更全面地收集深部处置位置附近的注射数据将有助于发现容易发生远处触发的地震区域，及这些努力可能会进一步地帮助确认工业活动应该暂停或减少的时间。这些研究和分析可共同帮助增近对诱发的地震事件在科学上的了解并凸显了改善地震监控的重要性，尤其是在表层下液体注入和抽取地区的地震监控方面。(EurekAlert!)