作者：Nature 雜誌的佐伊·科爾本
小型地震是水力壓裂法，或“壓裂法”的公認風險，這種方法是指公司透過將數百萬升水泵入地下以壓裂頁岩並釋放其中困住的天然氣來解鎖能源儲備。研究人員現在表示，他們可以計算出這種操作可能引發的最高震級地震——儘管它不會確定發生地震的可能性。
美國地質調查局（位於加利福尼亞州門洛帕克）的地質學家亞瑟·麥加爾在美國地球物理聯合會於舊金山舉行的年會上展示了這項工作，他說，該模型是粗略的，但應該“足夠好”以在現場使用。“該方法可以幫助工程師在規劃未來地震時知道要規劃什麼，”他補充道。
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麥加爾的團隊表示，這種定量方法適用於任何涉及向地下深處注入液體的作業。除了壓裂之外，這些活動還包括壓裂液體的處理——公司透過將其鑽井水泵入處理井來處理掉——以及地熱發電和二氧化碳封存。
液體注入作業引起可探測到的地震的情況很少見，但並非聞所未聞。麥加爾說，過去十年，隨著深層液體注入量的增加，此類震動的數量也在增加。壓裂本身被認為在今年刺激了英國蘭開夏郡的地震——震級為 2.3 級和 1.5 級——以及俄克拉荷馬州加文縣的地震，震級高達 2.8 級（參見“壓裂導致英國地震”）。
簡單的關係
麥加爾和他的團隊研究了七個液體注入引起的地震案例。其中包括俄克拉荷馬州的壓裂地點，注入了 8,900 立方米；德國的一個科學鑽孔，注入 200 立方米鹽水導致了 1.4 級地震；瑞士巴塞爾郊外的一個地熱能源專案，在注入 11,600 立方米水後引發了一系列震級高達 3.4 級的地震後被終止；澳大利亞庫珀盆地的另一個專案，注入 20,000 立方米導致了 3.7 級地震；以及 1960 年代科羅拉多州的一個液態廢物處理專案，注入 631,000 立方米引發了震級高達 5 級的地震，這是迄今為止因液體注入而產生的最大地震。
研究人員發現，注入的液體體積與地震震級之間存在成比例的關係。
麥加爾說：“如果你注入約 10,000 立方米，那麼最大規模的地震約為 3.3 級。”每次注水量翻倍，任何地震的最大震級大約上升 0.4。“地震最終可能會小得多，但你要為最壞的情況做好準備，”麥加爾說。他補充說，這種關係很簡單，但這是第一次有人對其進行量化。
麥加爾還開發了一種類似的方法——現在已成為行業標準——來計算在地下采礦中提取礦石時可能引發的最大地震規模。他說，這項工作“建立在相同的概念之上”。
他指出，最新的工作沒有給出地震實際發生的機率：這取決於其他因素，例如岩石的強度和滲透性。
瑞士日內瓦的世界行星監測和地震風險降低機構主任馬克斯·懷斯表示，該研究是對情況的“很好的綜述”，但沒有達到真正需要的——計算出在任何給定位置可以容忍的最大誘發地震。“我們需要在評估地震對社會的風險方面做得更好，”他說。
麥加爾的團隊希望儘快提交該工作以供發表，並提供進一步的案例研究。
本文經《自然》雜誌許可轉載。該文章於 2011 年 12 月 9 日首次發表。