加州因天然蒸汽而升溫

10月份，加利福尼亞州聖羅莎市在向地下注入處理過的廢水方面又邁進了一步。該市解決了第五起試圖阻止修建管道的訴訟，該管道將把水向東輸送到納帕谷的蓋澤斯地熱蒸汽田。注入地下後，廢水將補充為舊金山灣區城市提供能源的蒸汽。不幸的是，它還會產生一種不良的副產品：許多非常小的地震。

儘管一些居民表示擔憂，但該計劃對電力公司具有吸引力，因為地熱田可以免費提供蒸汽，而無需能源將液體轉化為蒸汽。該地熱田就像一個開放式三明治，底部是熱巖，中間是一層砂岩，像義大利香腸中的脂肪一樣在其孔隙中儲存蒸汽，上面是一層薄薄的蓋層。蓋層保持了下方蒸汽儲層的壓力，使蒸汽不斷地從頂部的岩石中滲出。（事實上，蓋澤斯並沒有間歇泉；威廉·貝爾·艾略特在 1847 年偶然發現溫泉時，錯誤地命名了它們。）

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美國第一座地熱發電廠就位於蓋澤斯，1922 年為當地的度假村和溫泉周圍興起的旅遊業生產了 30 千瓦的電力。直到 20 世紀 50 年代，像尤尼科和 PG&E 這樣的主要電力公司才開始從蓋澤斯抽取蒸汽。在 1987 年的峰值時期，該地熱田產生了近 2,000 兆瓦 (MW) 的電力，足以向估計的 200 萬戶家庭和企業供電。

加州能源公司（Calpine Corporation）的地震學家米奇·斯塔克說，但這種生產速度很快就下降了，“因為蒸汽供應不再足以滿足所有新鑽的發電廠和油井的需求。”到 20 世紀 80 年代末，各公司已經鑽探了大約 600 口井。如今，該地熱田僅從 350 口井中產生大約 1,000 兆瓦的電力。1999 年，加州能源公司收購了其他大部分生產商，將該地熱田“統一”在一個管理策略下。加州能源公司運營著蓋澤斯地熱田 21 個發電站中的 19 個；北加州電力協會（包括帕洛阿爾託和希爾茲堡等城鎮的團體）運營著另外兩個。加州能源公司將 850 兆瓦的電力輸送到電網，為聖羅莎、舊金山和北灣地區的其他社群供電。

為了保持蓋澤斯的發電量，電力公司於 1997 年開始從附近的萊克縣向該地熱田注入湖水和處理過的廢水。“透過注入水，他們正在保持儲層的壓力上升，從而穩定蒸汽發電的下降速度，”美國地質調查局（USGS）火山危害小組的地球化學家凱西·亞尼克說。

水被抽到地下 5,000 到 10,000 英尺處，在那裡被熱巖和氣體加熱。“他們正在做的，”亞尼克解釋說，“是將水注入足夠深的地方，使其在儲層中閃蒸，然後流回井中，從而從岩石中開採熱量。”液態水加熱到足以汽化，或如亞尼克所說“閃蒸”，“因為儲層中的壓力低於水幾乎立即沸騰所需的壓力。”蓋澤斯是世界上大約五個蒸汽主導的地熱田之一（義大利的拉德雷洛有一個類似的地熱田），並且是最大的蒸汽生產地，每天抽取 15 噸蒸汽。

“地熱系統通常與存在大量斷層和火山活動的地區有關，”亞尼克說。一個名為清水湖火山區的年輕火山系統透過地球表面以下數英里的侵入性岩漿岩脈為蓋澤斯提供熱量，其中一些岩脈的年代可以追溯到 25 萬到 100 萬年前。那些熔融的岩石很可能已經消失了，但熱量仍然存在於深層的結晶岩石中。現在，兩個主要的斷層系統（西南部的海沃德斷層延伸部分和東北部的科利亞姆斷層）與蓋澤斯相鄰。

儘管最近存在爭議，但將水注入蓋澤斯不太可能引發這些斷層系統的活動，與亞尼克一起在美國地質調查局工作的地震學家戴夫·奧本海默說。他和唐娜·埃伯哈特-菲利普斯在 20 世紀 80 年代初首次記錄了蓋澤斯蒸汽田中的一系列小地震，並表明地震活動在新發電廠附近增加。“僅僅是生產活動就會引起地震，無論是否注入，”奧本海默指出。“你將會發生可能不會以你現在看到的速度發生的微小地震，因為你的應力變化率更高，”這會影響該地區斷層上的應變。加州能源公司的地質學家估計，現在發生的地震比他們開始向蓋澤斯注入廢水之前多 40%。

但奧本海默趕緊解釋說，即使“你具備改變處於聖安地列斯斷層帶的地區應力狀態的所有必要條件”，但蓋澤斯內的斷層太小且分散，無法產生大於 5 級的地震。“從地震學家的角度來看，從危害的角度來看，”他說，“如果它們[小地震]都聚集在一個清晰的斷層上，那麼情況就會與我們在那裡看到的情況不同。”奧本海默說，要發生大地震的唯一方法是有一個“大的、發達的、長且延伸的斷層，比如聖安地列斯斷層、海沃德斷層等等”。

斯塔克指出，有趣的是，與微小地震的增加相吻合，他們已經看到該地區較大地震（3 級或 4 級）的數量有所下降。儘管他說這只是推測，但向蓋澤斯注入更多的水實際上可能會透過減輕當地斷層的壓力並導致它們在較小的地震中破裂來阻止更大的地震。

儘管如此，亞尼克擔心這些較小的地震可能會擾亂蓋層，並可能釋放出仍然被困在下面的液態蒸汽。“蒸汽會攜帶石英和形成方解石的成分，這往往會封閉裂縫，”她說。“如果它晃動，那將使裂縫保持開啟狀態，因此流體可以沿著裂縫流動，而不管斷層是否在滑動。”硫化氫排放的變化使亞尼克開始懷疑爆炸事件，即液態蒸汽過快地逸出到地表。其他後果包括二氧化碳排放，二氧化碳可能會滲入地表並毒害樹根或人類。

奧本海默說：“壞訊息是，當他們發電時，會產生一些不良的副作用。好訊息是，如果我們關閉它，我們會觀察到地震活動會停止。它似乎停止得和開始一樣快，這有助於你瞭解如果事情失控，你想要如何管理該地熱田。”

對於傑弗裡·戈斯佩來說，這並沒有什麼安慰，他的家人最近在蓋澤斯東南部的安德森斯普林斯買了一棟房子。當他的姻親對硫化氫排放以及居住在地熱田附近的其他可能風險表示擔憂時，他開始感到擔憂。在最近一次由當地居民、縣官員和電力公司代表參加的蓋澤斯地震監測諮詢委員會會議上，戈斯佩回憶起加州能源公司分享的統計資料：與廢水注入開始前的三年相比，之後的三年裡地震數量增加了一倍多。

“好吧，這讓我開始思考，”戈斯佩在他在聖羅莎的當前住所的門廊上接受採訪時說，“因為如果說我在與該地區的其他人交談時有一個共同的主題，那就是對地震的深深擔憂。地震是每個人都可以感受到的，無論是否有科學背景。”加州能源公司官員對地震表示擔憂，但總的來說，他們認為地震足夠小，不會造成真正的威脅。自 1936 年以來一直居住在蓋澤斯東北部的漢密爾頓·赫斯擔心，持續的震動可能會損壞該地區通常缺乏地基的老式木結構建築。

與此同時，一條 41 英里長的管道（將輸送聖羅莎處理過的廢水）的一部分已經建成，如果一切順利，該專案將在 2002 年底之前向蓋澤斯輸水。在那之後，蓋澤斯將成為觀察地熱蒸汽田演變的大型實驗室。亞尼克說，“我們只需要拭目以待，看看隨著時間的推移，總體效果會如何。”