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公元前是什么水力压裂引发地震的风险有多大?

在11月三次地震都与不列颠哥伦比亚省东北部的水力压裂作业有关之后,一位科学家问道,该地区是一颗等待发射的“上膛子弹”吗?
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不列颠哥伦比亚省东北部的钻井作业。本月,水力压裂被认为在不列颠哥伦比亚省西北部的一个地区引发了三次地震

地震发生在上午9点刚过,轰隆隆地传遍了bc省圣约翰堡西北约130公里处的荒野

11月11日的地震首次被登记为地震4.7级地震这足以让马来西亚国家石油公司(Petronas)的工作人员紧急停工。

BC省石油和天然气委员会在一封电子邮件中说,他们“立即暂停运营24小时,让积聚的能量消散”。

第二天晚上,又发生了3.3级地震,四天后,又发生了4.6级地震地震发生往南一公里。

在那之后的一个星期里,地震学家们忙着核实这些数字。

最早的地震数据来自一个由160个地震仪组成的网络加拿大国家地震仪网.加拿大地质调查局的地震学家、联邦政府诱发地震研究项目的负责人Honn Kao说,但在圣约翰堡地区,地震覆盖范围很少。

随着时间的推移,高锟开始收到其他地震仪网络的数据,这些地震仪网络由BC省石油和天然气委员会、几所大学和马来西亚国家石油公司运营,后者在现场有自己的仪器。

两次最大的地震不是发生在地表以下8.2公里和5公里处,而是发生在Montney地层大约2公里处——正是马来西亚国家石油公司进行水力压裂的地方。

“(地震)很可能是诱发的,”这位地震学家说。“它们发生在主动水力压裂过程中,位置非常接近注入点。”

迄今为止,不列颠哥伦比亚省的人为地震都是轻微的。当高锟和他的团队重新校准较浅深度的计算时,他们将地震的震级降低到4到4.2之间。与此同时,BC省石油和天然气委员会表示,没有“对公共安全的担忧”,该公司遵循了最佳做法,预计该地区的运营将持续到11月25日。

但是高锟说,仍然有很多悬而未决的问题,一些科学家仍在问自己,人类是否会引发不列颠哥伦比亚省的大地震?

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本月早些时候,在圣约翰堡西北约130公里处发生了三次地震。谷歌地图

人类是如何引发地震的?

大多数地震都发生在构造板块和断层线的边缘。当大洋板块和大陆板块碰撞时,它们会相互摩擦、移动和滑动,在这个过程中释放出巨大的能量。

从表面上看,我们感觉就像地震一样。在海上,水柱的突然位移可能引发海啸。

但并非所有的地震都是自然过程的结果。一个2017年的研究该研究回顾了730个被认为诱发地震的人为项目,发现采矿是最常见的地震触发因素,通常是由于倒塌的材料引发震动。

最强烈的人为地震被认为是2008年的地震中国四川大地震这场里氏7.9级的地震造成近9万人死亡。科学家认为,地震的起源可以追溯到2015年,当时紫坪铺水库蓄水3.2亿吨。水的重量被认为压在龙门山断裂带上,将地震的到来提前了数百年。

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位于中国四川的成都紫坪铺大坝被认为引发了2008年该地区的毁灭性地震。高质量的景观和生活-始终/时刻开放/盖蒂图像

研究表明,水在被迫进入地下时也会引发地震。

在瑞士的巴塞尔,一场3.4级的地震发生在向地下一处建筑物注水的过程中地热能项目.2006年的地震之后,该项目在2009年终止前发生了200多次地震。

第一个有记载的人为地震案例可以追溯到20世纪60年代,当时人们钻了一口深井丹佛东北部的一座山处理受污染的废水。到20世纪90年代末,该地区有记录的地震超过700次,大多数震中都在离油井8公里以内。

然后是水力压裂行业,近几十年来,该行业为美国和加拿大的石油和天然气公司带来了巨额财富。

这种开采技术也被称为水力压裂法,它在地下喷射加压液体,以破坏含有碳氢化合物的基岩地层。像沙子这样的颗粒会打开裂缝,让天然气和石油通过地表,在那里可以收集、加工和燃烧。

但这种开采过程的足迹不仅体现在地球气候的变化上。在地下,注入的流体提高了砂岩和岩石之间的裂缝、裂缝和孔隙中的压力。经过多年的开采,那压力可以跨越数公里地下地层,最终接触并润滑地震断层。

“你让断层更容易滑动,”高说。

压裂和摇晃

在美国中部,过去几十年里,石油和天然气工业的水力压裂和废水注入广泛扩大,地震次数急剧增加。

根据美国地质调查局(USGS)从1973年到2008年,该地区平均经历了25次3级以上地震。到2009年,这一数字翻了一番多,到2015年,美国中部发生了1000多起M3级或更大的地震。2016年,波尼族(Pawnee Nation)发生5.8级地震,一名男子在试图保护他的孩子免受落下的砖块伤害时受伤。

加拿大的石油和天然气业务也未能幸免。最大的人为地震之一发生在2016年,当时4.8级地震袭击了阿尔塔州福克斯克里克。据加拿大广播公司新闻报道,这次震动被认为是由雷普索尔石油和天然气公司的水力压裂作业引起的,震动非常强烈,280公里外都有震感。

“我们注意到,最大的事件之一实际上发生在整个注射完成后的大约两周,”高说。

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1973-2020年美国中部和东部每年3级或以上地震的次数。从2009年开始,每年约25次地震的长期发生率急剧上升。美国地质调查局

在后续研究中,他的团队发现,流体已经到达了一个预先存在的断层,引发了地震。但科学是复杂的,并随着当地地质情况的变化而变化。

“地震的迁移模式与其他所有的都不同——仍然与流体的注入有关,但以一种非常复杂的方式,”Kao说。

英属哥伦比亚大学(University of British Columbia)地质工程教授埃里克·埃伯哈特(Erik Eberhardt)说,他的初步研究表明,人为引发的地震有一个上限。

“我们说的是总体情况,”他说。“但我们能说这是决定性的,适用于一切吗?不。没有所谓的零利率。”

水力压裂地震的风险有多大?

地震和水力压裂之间的复杂联系归结于当地的地质情况以及随着时间的推移发生了多少水力压裂。

高锟说,首先,你需要有某种地震风险。如果在地震活跃区附近进行高度集中的水力压裂作业,比如在不列颠哥伦比亚省海岸附近,就会增加人为地震的风险。

相反,如果你在萨斯喀彻温省的地下抽水,那里地震的风险相对较低,引发地震的风险也较低。

正如花王所说,想象你有一把上了膛的枪。触发因素是压裂或废水处理过程中注入的流体。加载子弹是构造应变率,使地球轰隆作响。如果你没有地震风险,不管你扣动多少次扳机,都不会发射任何东西。

在圣约翰堡和不列颠哥伦比亚省东北部的其他地方,事情变得复杂起来,这些地方位于不列颠哥伦比亚省边缘,是水力压裂作业的主要中心这里地势多山,有天然地震风险。

在一封电子邮件中,BC省石油和天然气委员会表示,这些井的钻探区域是“扰动带”的一部分,具有“复杂的构造历史”。

一位委员会发言人写道:“该地区存在断层,在注入活动期间可能会重新激活。”

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地震发生在不列颠哥伦比亚省的蒙特尼地区卑诗省东北部的大部分地区美国的水力压裂活动正在进行。BC省石油和天然气委员会

高说,加拿大大约1%的地震与人类活动有关;根据美国地质勘探局的数据,这一数字在美国攀升至2%。高锟说,大多数地震从未有过震感,也没有一次地震超过5级。

这并不意味着未来不会有由人类活动引发的大地震。根据古登堡-里克特地震学定律,随着时间的推移,小地震越多,大地震就越有可能在未来的某个时间点发生。

BC省石油和天然气委员会(BC Oil and Gas Commission)等组织采取的监管行动旨在降低这些风险。在俄克拉何马州,近年来,在水力压裂技术被减少后,3级以上的地震已经显著减少(它们的频率仍然大大高于水力压裂技术蓬勃发展之前)。

Kao说,如果水力压裂是一种社会决定不可避免的经济活动,那么监管框架是维护公共安全的最佳方式。这意味着能够迅速关闭作业,避免在诱发地震的高风险地区进行水力压裂。

这种风险在未来几年可能会增加,因为水力压裂和废水注入产生的地下流体,以及从烟囱或大气中捕获液化碳的新兴做法。

科学家可以帮助模拟向地下注入液体将如何影响地震活动的风险,但最终,高说,这将取决于政府、监管机构、行业和当地社区来决定他们是否接受。

11月的地震是否标志着和平地区的地震已经足够多,水力压裂技术可以引发一场大地震?

这位地震学家说,这是最重要的问题,也是密集研究的课题。

“圣约翰堡地区并不是你期望有构造应变的最高区域,但它仍然存在,”Kao说。

“我们真正想弄清楚的是,你的系统里是否有一颗上膛的子弹。”

更正:这个故事的先前版本表示,在最近的地震活动附近地区的水力压裂作业预计将于11月25日继续进行。事实上,该行动预计将持续到11月25日。

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