兩項新的研究提供了迄今為止最強有力的證據，表明石油和天然氣公司透過將廢水注入地下井，導致美國中部地區地震頻發。
其中一項發表在《科學》雜誌上的研究發現，地震次數的異常增加幾乎完全發生在距離這類井15公里以內。第二項發表在《科學進展》上的研究證實，一個州——俄克拉荷馬州的大部分地震活動與用於處理大量鹽水的井有關。
這兩項發現都是解釋為什麼美國中部地區地震頻率飆升的重要一步。在20世紀70年代，該地區每年發生3級或以上地震不超過30次。這一頻率在2009年急劇加速，去年達到650多次。
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受影響州（包括俄克拉荷馬州、得克薩斯州、阿肯色州和俄亥俄州）的官員一直在爭論是否加強對這些油井的監管。今年3月，堪薩斯州開始要求與俄克拉荷馬州接壤的兩個縣的石油和天然氣運營商削減其注入率。
這篇《科學》雜誌的論文是將地震和注入井聯絡起來的最明確的統計分析。早期的研究只分析了單次地震或小規模地震群。“人們一直專注於較小的範圍，而沒有關注大局，”科羅拉多大學博爾德分校的研究生、團隊負責人Matthew Weingarten說。
為了獲得更廣闊的視野，他和他的同事們彙編了一個包含美國中部和東部地區超過187,000個注入井的資料庫，並將其與1973年至2014年間襲擊該地區的7,175次地震的資料進行了比較。如果地震發生在執行中的油井15公里範圍內，研究人員認為該地震和該油井之間存在關聯。
2000年之前，約五分之一的地震與注入井有關。到2014年，這一比例上升至87%。Weingarten說：“不僅僅是發生了更多地震，而是更多的地震優先發生在注入井附近。” 而且，油井向地下注入流體的速度越快——尤其是每月超過30萬桶——它們就越有可能與地震相關聯。
但這項工作也揭示了一些注入井與地震無關的地區，例如得克薩斯州墨西哥灣沿岸和北達科他州的威利斯頓盆地。幾乎可以肯定還涉及其他因素，例如當地地質結構如何決定地下流體的流動方向。
第二篇論文著眼於美國中部的地震熱點地區——俄克拉荷馬州，過去六年該地區70%的地震都發生在這裡。“俄克拉荷馬州地震觸發的規模比美國其他地區的案例大一個數量級，”加利福尼亞州斯坦福大學研究生Rall Walsh說，他領導了《科學進展》的研究。
大多數地震太小以至於感覺不到，但其他一些地震已經足夠大，足以損壞房屋和企業。2011年發生在俄克拉荷馬州布拉格的5.6級地震震塌了一所大學建築上的角樓，地震學家警告說，可能會發生更大、破壞性更強的震動。
Walsh和他的導師，地球物理學家Mark Zoback，研究了該州中部和北部地區地震增幅最大的三個區域。科學家們將地震的數量和位置與注入井的位置和處理率進行了比較。所有三個區域都看到地震頻率隨著鹽水注入量增加多達十倍而急劇上升。美國地質調查局位於加利福尼亞州門洛帕克的地震學家William Ellsworth說，這項工作是該聯絡“更確鑿的證據”。
在俄克拉荷馬州，注入地下的水主要是石油勘探過程中產生的鹽水，在石油被提取後又被重新注入。它並非來自有爭議的水力壓裂法，這是一種常見的公眾誤解。
為了開採石油和天然氣，俄克拉荷馬州的運營商使用“脫水”技術，這種技術涉及大量的廢水，比許多州都多。他們將流體注入到位於古老基岩之上的岩層深處。Walsh和Zoback認為，注入的水會增加孔隙壓力，從而導致基岩中的斷層滑動。
新的研究可能有助於鑽探者降低地震風險——如果他們關注在該州哪些地區注入了多少流體。“真正的問題是所有油井注入的總量，”Zoback說。“僅僅說不要以超過某個特定速率注入，並不能輕易解決問題。”
本文經許可轉載，並於2015年6月18日首次發表。