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俄克拉荷马州的石油开采方式会引发地震

发布时间:2019-07-03 01:41:10

俄克拉荷马州的石油开采方式会引发地震

在美国的部分地区,地震正在变得越来越频繁。在过去的几年里,俄克拉荷马州是遭受地震侵袭严重的地区,在1882年至2009年间,该州(平均)大约每十年有一场低震级的地震,而近年来,单是2014年这一年就发生了24场地震。虽然这24场地震都相对强度较低,却也照样带来了损害。因此,深入了解这些地震的起因和可能的预防措施是很有意义的。

《科学进展》(Science Advances)和《科学》期刊于6月16日刊载了两项研究报告,二者均将地震频发归咎于石油钻探中的油田盐水处理(又称油层产出水处理――译者注)过程。他们的观点十分明确:每当有石油开采过程中产出的高浓度盐水灌入地层,地震便会随之发生。这种处理手段的使用越来越频繁与俄克拉荷马州和全国地震发生频度的上升有着直接联系。

图中为1975年以来的地震情况。红色部分与盐水灌入存在着时间上的关联,灰色部分则没有这种关联。图片来源:马修·温加滕(Matt Weingarten)/科罗拉多大学波尔得分校(UC Boulder)

这两项新研究的说服力体现在它们所列举的统计数据上:近几年里,关于地震和盐水处理活动的时间地点的数据已经相当充足。将盐水泵回地下蓄水层的做法并非新举,但是采用的频率在近几年里却出现了显着的增加。有些油井现在每个月都要泵回地下30万桶以上的盐水,较过去几十年里都有增加。这种行动上的变化,与地震频度的增加表现出了完全契合的相关性,这意味着我们真的应该重新审视这种处理方法了。值得注意的是,自从堪萨斯在今年3月份叫停了这种盐水处理办法以来,当地的地震发生频度出现了下降,虽然现在还无法断定这一趋势会否延续下去。

新增的这些地震活动中,大部分都是一些强度相对较小的地震,不过自从地质学家从1974年起采用了现代的地震记录办法后,如今他们已能追踪所有震级3级以上的地震。1974年至2008年期间,俄克拉荷马州差不多每年只会发生一场3级或以上的地震,其后便出现了激增,2013年和2014年都出现了超过100场3级以上的地震。

如果只看震级达4级及以上的地震,地震活动频度的上升表现得还要更加显着,因为以往用于记录地震数据的老式办法也能追踪到这些地震。俄克拉荷马州在1882年到2009年间,差不多是每十年发生一场震级在4级或以上的地震,而这一频度如今已经剧增了近200倍:该州在2014年一年里就发生了24场震级在4级或以上的地震。其他州也出现了类似的增长,虽然在数量上没有像俄克拉荷马州那么触目惊心。

1975年至2015年间由盐水灌入诱发的地震。图片来源:马修·温加滕/科罗拉多大学波尔得分校

为了找出原因所在,两项新研究的作者均考虑了若干种可能性。虽然部分地震的发生也有可能要归咎于水力压裂法――将水泵入地层,利用液压压裂岩石,方便化石燃料的开采――但研究显示,可能性更大的罪魁祸首还是盐水处理过程。石油开采和天然气开采都会产生水这种副产品,这些水在泵出时的含盐浓度达到了有毒级别。处理这些盐水的典型做法之一,就是利用高压将其重新泵回地下。

而问题就在这里:如果液体灌入地方的断层原本就不太稳定的话,新增的压力便足以导致地震冲击。俄克拉荷马州到处布满小断层,也就是那些处于一定压力之下的深层岩石中的裂缝。这些在盐水处理过程中灌入地层的液体足以让这些断层释放出蓄积已久的能量。在盐水灌入的规模相对还不大时,还很难将地震次数的变化与人类活动关联起来;而当过去几年里的灌入频率有所增加,地震活动立刻直线上升,让两者之间的关联在统计数据上表现得十分显着。

大部分的研究工作都是由科罗拉多大学(University of Colorado)的研究生马修·温加滕(Matthew Weingarten)率领团队迅速完成,这给政策和实践留出了应对的机会。人类行为可以引发地震的观点早在几十年前就已存在,但是现在我们终于可以确定,这种关联性是真实存在的,是时候在这方面做些什么了。

在不同时间因盐水灌入而诱发的地震。图片来源:马修·温加滕/科罗拉多大学波尔得分校

译 薄锦校 Lily

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