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俄克拉荷马州有记录以来最大的地震发生在 11 月 5 日,震级为 5.6 级,震裂了一条高速公路并震破了水管。 这次地震是该州过去三年地震活动急剧上升的一部分,导致许多人想知道——并担心——其原因。 有争议的岩石压裂方法,即水力压裂法,是否应为此负责?*
地震发生在当地时间晚上 10 点左右,位于俄克拉荷马城以东约 50 公里处,从圣路易斯到达拉斯都有震感。 在此之前,该州最大的地震是 1952 年发生在埃尔里诺镇附近的 5.5 级地震。
总的来说,上周末的地震只报告了轻微的伤亡和损失。 一次 4.7 级的前震在主震前约 20 小时发生,并且还探测到数十次余震。 这些显然都发生在已详细测绘的威尔泽塔断层上。“似乎断层的东侧向南移动了一点,”俄克拉荷马州地质调查局 (OGS) 局长、地震学家兰迪·凯勒说。
该地区最近地震活动的增加是惊人的。 从 1972 年到 2008 年,俄克拉荷马州每年仅报告 2 到 6 次地震,而且通常太小以至于人们无法察觉。 然而,2009 年记录了近 50 次地震 (pdf),2010 年这一数字增加了一倍多,达到 1,047 次,其中 103 次强度足以被感知到。
这种不寻常的地震活动导致一些人想知道该地区与水力压裂法或水力压裂相关的活动是否增加,水力压裂法使用数百万加仑的液体来破碎岩石并释放天然气。 这种做法会产生大量的废液,这些废液通常通过注入到地下深层岩层中进行处理,在那里它可以润滑断层。 水力压裂法在俄克拉荷马州很常见,该州是美国第三大天然气生产州,并且已在那里进行了数十年 (pdf)。 现在,随着在美国其他地区发现天然气矿藏,这种开采方法正被更广泛地使用,并引发了人们对其污染饮用水的潜力的担忧。
水力压裂法已被与英格兰西北部的两次小地震联系起来,很可能是通过润滑已经受压的断层带,从而使地壳更容易移动 (pdf)。 地质调查局地震学家奥斯汀·霍兰德在八月份的一份报告 (pdf) 中也提出,该州中部附近发生的近 50 次震级为 1.0 至 2.8 级的小地震群可能是由附近的水力压裂法引发的。
不过,研究人员表示,水力压裂法似乎不太可能与上周末发生的 5.6 级地震有关。“3 亿年前,这里发生了大量的地球变形,在地表下形成了巨大的地质构造,这些构造会不时发生位移,”凯勒说。“我们这里的情况不稳定,这也是石油和天然气首先在这里可用的原因之一。”
“我不会说人类活动永远不会引起地震应力的释放,但水力压裂是很小的东西,”凯勒补充道。“如果我们谈论的是 1 级或 2 级地震,那将是不同的,但很难想象水力压裂与如此规模的地震有关。 我们还必须确定当时那里是否有任何压裂作业正在进行,但我不认为有——它不是发生在石油和天然气勘探特别活跃的地区。”
至于最近该州地震激增是否可能归因于水力压裂法,“最好不要对俄克拉荷马州地震活动感知到的增加赋予太多意义——任何地方地震的发生都是非常不规则的,”美国地质调查局地震学家阿特·麦加尔说。 地震的激增可能只是暂时的统计异常现象。
“然而,可能是由于注入井作业的增加,俄克拉荷马州正在引发更多地震,事实上,目前正在进行研究以调查这种可能性,”麦加尔说。“以这种方式处理的大量液体会渗入裂缝并润滑已经受压的断层,使其更容易滑动并引起地震。” 然而,目前还没有答案。”
地震发生时,科学家们在震中附近部署了三到四个地震仪,现在或不久后将再部署 25 到 30 个地震仪,以研究余震并更精确地定位 11 月 5 日地震的震源。“在几周或一个月内,我们可能会更好地了解可能导致这次地震序列的原因——自然构造过程还是工业活动,”麦加尔补充道。
*澄清(2011 年 11 月 15 日):此句子在发布后经过编辑,以更精确地描述水力压裂过程。