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争议：水力压裂法能否引发地震？

中国页岩气网讯：水力压裂法能否引发地震一直是各界热议的话题，美国《科学》杂志日前刊登了两篇有关水力压裂技术引发地震的研究性文章，试图给出一个结论。

这两篇研究分别是哥伦比亚大学拉蒙特-多尔蒂地球观测站的《美国中部与西部地区水力注入引发地震》以及美国地质调查局（USGS）的地质学家威廉·埃尔斯沃思发表的《水力压裂导致地震》。两篇文章均指出，水力压裂和能源钻探过程会引发小规模震颤，而压裂后的废水处理则将引发更大的地震。

科技美国网曾提出过这样一个问题：水力压裂废水井会污染我们脚下的土地吗？并援引美国环保署（EPA）地下水力压裂项目工程师马里奥·萨拉萨尔的话称：“未来10至100年间，我们将发现大部分地下水被污染，很多人会因此生病或是死亡。”

实际上，各种能源的开采提取过程都会产生废水，而处理废水的目的在于防止污染淡水水源。通常的方法是将废水注入低于饮用水含水层以下封存，这是最为经济的处理方式。但同时，废水处理引发的环境问题以及“地震威胁论”让水力压裂技术备受争议。

水力压裂法是一种通过向页岩中注入掺有化学物质的水和沙来释放石油和天然气的技术。注水压裂后，抽取出的受污染的上百万加仑液体需要处理，或者循环利用，或者运到其他地方打入地下深井封存。后一种废水处理过程被视为地震诱因。

《美国中西部地区水力注入引发地震》指出，注入地表深层的水在长时间内所产生的压力与地震活动频繁紧密相关，这是因为水进入岩层裂缝后，对断层线起到“润滑”作用，导致断层发生“跳跃”，当断层承受压力过大时，就容易引发地震。

这种说法并非空穴来风。过去10年里，随着页岩气井喷式发展，已导致美国部分地区小规模地震频发。阿肯色州、宾夕法尼亚州等广泛使用水力压裂技术的油气大省的地震发生率增加了10倍。

USGS数据显示，美国中部及东部地区的地震发生率大幅上涨。2010至2012年间，这些地区发生了近300起震级高于3级的地震，相比之下，1967至2000年间，其年均地震次数仅为21次。

拉蒙特-多尔蒂地球观测站研究表明，美国之外地区发生大地震也会导致水力压裂地区产生震感。而且，这种远距离大地震引发的轻微震感可能是水力压裂过程中污水处理异常的先兆。

2012年2月28日，也就是智利大地震发生后的一天，俄克拉荷马州布拉格市发生了5.7级地震。布拉格广泛分布着大量的废水井，随后的2年里，该地附近持续出现异常的地震活动。2011年的日本地震和2012年的苏门答腊地震同样引发了德克萨斯州西部和科罗拉多州南部废水井周围的中规模地震。

“20年前，我们就知道远距离大规模地震可以引发高流体压力地带有震感。”拉蒙特-多尔蒂地球观测站观察员杰弗里·艾博斯称，“可以看出，地震高发地带就是空隙压力增加区域。”

地震的频发也让人们开始思考：这到底是自然现象还是人为造成？一旦了解地震发生的前因后果，为降低风险我们该如何应对？

USGS科学家们通过分析导致地震频率变化的可能性原因，得出了这样的结论：地震频发地点正是注水井废水排放大量增加的地区。人为因素占一部分原因，这是水力压裂法开采过程中产生的大量废水排入地下所致。

早在数十年前，人为引发地震就已成为现实，水库蓄水、地表和地下采矿和开采油气、向地下岩层注入液体都是诱发地震的人为因素。

拉蒙特-多尔蒂地球观测站在俄亥俄州观测到的数据表明，地震与废水井的深度一致，均距离地表2英里。这不仅仅是个巧合。

然而，水力压裂技术要为地震频发负责的观点并没有说服力。USGS另一项研究表明，水力压裂技术不能直接导致有震感地震发生。虽然水力压裂的确引发了成千上万的“微震”，也就是无震感的地震，但不会造成人员伤亡和结构性破坏。另外，废水处理虽与水力压裂紧密相关，但并非诱发地震的关键，而且并不是每一口废水井都将导致地震。

康奈尔大学地球与大气科学学院院长拉里·布朗也认为，水力压裂技术和废水处理过程可以说是加快了自然地震进程，使其在比自然压力更低的水平下发生地震，但不是直接引发地震。

去年6月，美国国家研究委员会发布报告称，水力压裂技术本身引起地震的可能性不太高。不过，在使用该技术钻井的过程中，向地下注入的废水更可能引发地质活动。在上万例注水井中，引发人类可感的地震数目很小。

威廉·埃尔斯沃思曾在接受NBC采访时表示：“目前幸运的是，开采还没有引发导致严重人员伤亡和建筑损坏的地震。但毫无疑问，水力压裂将对未来能源利用和经济发展造成影响。”

为此，USGS科学家始终致力于加大对诱发地震的地质条件和工业实践进行研究，以制定应对地震风险的方法。

拉蒙特-多尔蒂地球观测站博士后尼古拉斯·艾斯特表示，大地震引发的局部震感可能成为污水处理压力评估的重要指标。

威廉·埃尔斯沃思也称：“这样我们就可以通过震感，估测哪里注水井异常，找到压力不平衡区域。”

另外，《水力压裂导致地震》提出了一个风险管理办法，即设置一个安全监控地震活动的阈值，通过一个“信号灯”系统监测，如果地震活动超过预设阈值，就减少废水注入；如果地震频率持续上升，将考虑暂停开采。

埃尔斯沃思指出，监控阈值也可能达不到预计效果，即使及时将注水体积和压力数值报告给监管机构，也未必能有效控制地震风险。“要是我们能了解地下的情况，就能减少地震的风险。”俄克拉荷马地理调查局的地震学家奥斯丁·霍兰德说，“而这正是目前科学上的空白。”

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