加州因天然蒸汽而升温

10月份，加利福尼亚州圣罗莎市在向地下注入处理过的废水方面又迈进了一步。该市解决了第五起试图阻止修建管道的诉讼，该管道将把水向东输送到纳帕谷的盖泽斯地热蒸汽田。注入地下后，废水将补充为旧金山湾区城市提供能源的蒸汽。不幸的是，它还会产生一种不良的副产品：许多非常小的地震。

尽管一些居民表示担忧，但该计划对电力公司具有吸引力，因为地热田可以免费提供蒸汽，而无需能源将液体转化为蒸汽。该地热田就像一个开放式三明治，底部是热岩，中间是一层砂岩，像意大利香肠中的脂肪一样在其孔隙中保存蒸汽，上面是一层薄薄的盖层。盖层保持了下方蒸汽储层的压力，使蒸汽不断地从顶部的岩石中渗出。（事实上，盖泽斯并没有间歇泉；威廉·贝尔·艾略特在 1847 年偶然发现温泉时，错误地命名了它们。）

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美国第一座地热发电厂就位于盖泽斯，1922 年为当地的度假村和温泉周围兴起的旅游业生产了 30 千瓦的电力。直到 20 世纪 50 年代，像尤尼科和 PG&E 这样的主要电力公司才开始从盖泽斯抽取蒸汽。在 1987 年的峰值时期，该地热田产生了近 2,000 兆瓦 (MW) 的电力，足以向估计的 200 万户家庭和企业供电。

加州能源公司（Calpine Corporation）的地震学家米奇·斯塔克说，但这种生产速度很快就下降了，“因为蒸汽供应不再足以满足所有新钻的发电厂和油井的需求。”到 20 世纪 80 年代末，各公司已经钻探了大约 600 口井。如今，该地热田仅从 350 口井中产生大约 1,000 兆瓦的电力。1999 年，加州能源公司收购了其他大部分生产商，将该地热田“统一”在一个管理策略下。加州能源公司运营着盖泽斯地热田 21 个发电站中的 19 个；北加州电力协会（包括帕洛阿尔托和希尔兹堡等城镇的团体）运营着另外两个。加州能源公司将 850 兆瓦的电力输送到电网，为圣罗莎、旧金山和北湾地区的其他社区供电。

为了保持盖泽斯的发电量，电力公司于 1997 年开始从附近的莱克县向该地热田注入湖水和处理过的废水。“通过注入水，他们正在保持储层的压力上升，从而稳定蒸汽发电的下降速度，”美国地质调查局（USGS）火山危害小组的地球化学家凯西·亚尼克说。

水被抽到地下 5,000 到 10,000 英尺处，在那里被热岩和气体加热。“他们正在做的，”亚尼克解释说，“是将水注入足够深的地方，使其在储层中闪蒸，然后流回井中，从而从岩石中开采热量。”液态水加热到足以汽化，或如亚尼克所说“闪蒸”，“因为储层中的压力低于水几乎立即沸腾所需的压力。”盖泽斯是世界上大约五个蒸汽主导的地热田之一（意大利的拉德雷洛有一个类似的地热田），并且是最大的蒸汽生产地，每天抽取 15 吨蒸汽。

“地热系统通常与存在大量断层和火山活动的地区有关，”亚尼克说。一个名为清水湖火山区的年轻火山系统通过地球表面以下数英里的侵入性岩浆岩脉为盖泽斯提供热量，其中一些岩脉的年代可以追溯到 25 万到 100 万年前。那些熔融的岩石很可能已经消失了，但热量仍然存在于深层的结晶岩石中。现在，两个主要的断层系统（西南部的海沃德断层延伸部分和东北部的科利亚姆断层）与盖泽斯相邻。

尽管最近存在争议，但将水注入盖泽斯不太可能引发这些断层系统的活动，与亚尼克一起在美国地质调查局工作的地震学家戴夫·奥本海默说。他和唐娜·埃伯哈特-菲利普斯在 20 世纪 80 年代初首次记录了盖泽斯蒸汽田中的一系列小地震，并表明地震活动在新发电厂附近增加。“仅仅是生产活动就会引起地震，无论是否注入，”奥本海默指出。“你将会发生可能不会以你现在看到的速度发生的微小地震，因为你的应力变化率更高，”这会影响该地区断层上的应变。加州能源公司的地质学家估计，现在发生的地震比他们开始向盖泽斯注入废水之前多 40%。

但奥本海默赶紧解释说，即使“你具备改变处于圣安地列斯断层带的地区应力状态的所有必要条件”，但盖泽斯内的断层太小且分散，无法产生大于 5 级的地震。“从地震学家的角度来看，从危害的角度来看，”他说，“如果它们[小地震]都聚集在一个清晰的断层上，那么情况就会与我们在那里看到的情况不同。”奥本海默说，要发生大地震的唯一方法是有一个“大的、发达的、长且延伸的断层，比如圣安地列斯断层、海沃德断层等等”。

斯塔克指出，有趣的是，与微小地震的增加相吻合，他们已经看到该地区较大地震（3 级或 4 级）的数量有所下降。尽管他说这只是推测，但向盖泽斯注入更多的水实际上可能会通过减轻当地断层的压力并导致它们在较小的地震中破裂来阻止更大的地震。

尽管如此，亚尼克担心这些较小的地震可能会扰乱盖层，并可能释放出仍然被困在下面的液态蒸汽。“蒸汽会携带石英和形成方解石的成分，这往往会封闭裂缝，”她说。“如果它晃动，那将使裂缝保持打开状态，因此流体可以沿着裂缝流动，而不管断层是否在滑动。”硫化氢排放的变化使亚尼克开始怀疑爆炸事件，即液态蒸汽过快地逸出到地表。其他后果包括二氧化碳排放，二氧化碳可能会渗入地表并毒害树根或人类。

奥本海默说：“坏消息是，当他们发电时，会产生一些不良的副作用。好消息是，如果我们关闭它，我们会观察到地震活动会停止。它似乎停止得和开始一样快，这有助于你了解如果事情失控，你想要如何管理该地热田。”

对于杰弗里·戈斯佩来说，这并没有什么安慰，他的家人最近在盖泽斯东南部的安德森斯普林斯买了一栋房子。当他的姻亲对硫化氢排放以及居住在地热田附近的其他可能风险表示担忧时，他开始感到担忧。在最近一次由当地居民、县官员和电力公司代表参加的盖泽斯地震监测咨询委员会会议上，戈斯佩回忆起加州能源公司分享的统计数据：与废水注入开始前的三年相比，之后的三年里地震数量增加了一倍多。

“好吧，这让我开始思考，”戈斯佩在他在圣罗莎的当前住所的门廊上接受采访时说，“因为如果说我在与该地区的其他人交谈时有一个共同的主题，那就是对地震的深深担忧。地震是每个人都可以感受到的，无论是否有科学背景。”加州能源公司官员对地震表示担忧，但总的来说，他们认为地震足够小，不会造成真正的威胁。自 1936 年以来一直居住在盖泽斯东北部的汉密尔顿·赫斯担心，持续的震动可能会损坏该地区通常缺乏地基的老式木结构建筑。

与此同时，一条 41 英里长的管道（将输送圣罗莎处理过的废水）的一部分已经建成，如果一切顺利，该项目将在 2002 年底之前向盖泽斯输水。在那之后，盖泽斯将成为观察地热蒸汽田演变的大型实验室。亚尼克说，“我们只需要拭目以待，看看随着时间的推移，总体效果会如何。”