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俄克拉荷馬州有記錄以來最大的地震發生在 11 月 5 日,震級為 5.6 級,震裂了一條高速公路並震破了水管。 這次地震是該州過去三年地震活動急劇上升的一部分,導致許多人想知道——並擔心——其原因。 有爭議的岩石壓裂方法,即水力壓裂法,是否應為此負責?*
地震發生在當地時間晚上 10 點左右,位於俄克拉荷馬城以東約 50 公里處,從聖路易斯到達拉斯都有震感。 在此之前,該州最大的地震是 1952 年發生在埃爾裡諾鎮附近的 5.5 級地震。
總的來說,上週末的地震只報告了輕微的傷亡和損失。 一次 4.7 級的前震在主震前約 20 小時發生,並且還探測到數十次餘震。 這些顯然都發生在已詳細測繪的威爾澤塔斷層上。“似乎斷層的東側向南移動了一點,”俄克拉荷馬州地質調查局 (OGS) 局長、地震學家蘭迪·凱勒說。
該地區最近地震活動的增加是驚人的。 從 1972 年到 2008 年,俄克拉荷馬州每年僅報告 2 到 6 次地震,而且通常太小以至於人們無法察覺。 然而,2009 年記錄了近 50 次地震 (pdf),2010 年這一數字增加了一倍多,達到 1,047 次,其中 103 次強度足以被感知到。
這種不尋常的地震活動導致一些人想知道該地區與水力壓裂法或水力壓裂相關的活動是否增加,水力壓裂法使用數百萬加侖的液體來破碎岩石並釋放天然氣。 這種做法會產生大量的廢液,這些廢液通常透過注入到地下深層岩層中進行處理,在那裡它可以潤滑斷層。 水力壓裂法在俄克拉荷馬州很常見,該州是美國第三大天然氣生產州,並且已在那裡進行了數十年 (pdf)。 現在,隨著在美國其他地區發現天然氣礦藏,這種開採方法正被更廣泛地使用,並引發了人們對其汙染飲用水的潛力的擔憂。
水力壓裂法已被與英格蘭西北部的兩次小地震聯絡起來,很可能是透過潤滑已經受壓的斷層帶,從而使地殼更容易移動 (pdf)。 地質調查局地震學家奧斯汀·霍蘭德在八月份的一份報告 (pdf) 中也提出,該州中部附近發生的近 50 次震級為 1.0 至 2.8 級的小地震群可能是由附近的水力壓裂法引發的。
不過,研究人員表示,水力壓裂法似乎不太可能與上週末發生的 5.6 級地震有關。“3 億年前,這裡發生了大量的地球變形,在地表下形成了巨大的地質構造,這些構造會不時發生位移,”凱勒說。“我們這裡的情況不穩定,這也是石油和天然氣首先在這裡可用的原因之一。”
“我不會說人類活動永遠不會引起地震應力的釋放,但水力壓裂是很小的東西,”凱勒補充道。“如果我們談論的是 1 級或 2 級地震,那將是不同的,但很難想象水力壓裂與如此規模的地震有關。 我們還必須確定當時那裡是否有任何壓裂作業正在進行,但我不認為有——它不是發生在石油和天然氣勘探特別活躍的地區。”
至於最近該州地震激增是否可能歸因於水力壓裂法,“最好不要對俄克拉荷馬州地震活動感知到的增加賦予太多意義——任何地方地震的發生都是非常不規則的,”美國地質調查局地震學家阿特·麥加爾說。 地震的激增可能只是暫時的統計異常現象。
“然而,可能是由於注入井作業的增加,俄克拉荷馬州正在引發更多地震,事實上,目前正在進行研究以調查這種可能性,”麥加爾說。“以這種方式處理的大量液體會滲入裂縫並潤滑已經受壓的斷層,使其更容易滑動並引起地震。” 然而,目前還沒有答案。”
地震發生時,科學家們在震中附近部署了三到四個地震儀,現在或不久後將再部署 25 到 30 個地震儀,以研究餘震並更精確地定位 11 月 5 日地震的震源。“在幾周或一個月內,我們可能會更好地瞭解可能導致這次地震序列的原因——自然構造過程還是工業活動,”麥加爾補充道。
*澄清(2011 年 11 月 15 日):此句子在釋出後經過編輯,以更精確地描述水力壓裂過程。