作者：Nature 杂志的佐伊·科尔本
小型地震是水力压裂法，或“压裂法”的公认风险，这种方法是指公司通过将数百万升水泵入地下以压裂页岩并释放其中困住的天然气来解锁能源储备。研究人员现在表示，他们可以计算出这种操作可能引发的最高震级地震——尽管它不会确定发生地震的可能性。
美国地质调查局（位于加利福尼亚州门洛帕克）的地质学家亚瑟·麦加尔在美国地球物理联合会于旧金山举行的年会上展示了这项工作，他说，该模型是粗略的，但应该“足够好”以在现场使用。“该方法可以帮助工程师在规划未来地震时知道要规划什么，”他补充道。
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麦加尔的团队表示，这种定量方法适用于任何涉及向地下深处注入液体的作业。除了压裂之外，这些活动还包括压裂液体的处理——公司通过将其钻井水泵入处理井来处理掉——以及地热发电和二氧化碳封存。
液体注入作业引起可探测到的地震的情况很少见，但并非闻所未闻。麦加尔说，过去十年，随着深层液体注入量的增加，此类震动的数量也在增加。压裂本身被认为在今年刺激了英国兰开夏郡的地震——震级为 2.3 级和 1.5 级——以及俄克拉荷马州加文县的地震，震级高达 2.8 级（参见“压裂导致英国地震”）。
简单的关系
麦加尔和他的团队研究了七个液体注入引起的地震案例。其中包括俄克拉荷马州的压裂地点，注入了 8,900 立方米；德国的一个科学钻孔，注入 200 立方米盐水导致了 1.4 级地震；瑞士巴塞尔郊外的一个地热能源项目，在注入 11,600 立方米水后引发了一系列震级高达 3.4 级的地震后被终止；澳大利亚库珀盆地的另一个项目，注入 20,000 立方米导致了 3.7 级地震；以及 1960 年代科罗拉多州的一个液态废物处理项目，注入 631,000 立方米引发了震级高达 5 级的地震，这是迄今为止因液体注入而产生的最大地震。
研究人员发现，注入的液体体积与地震震级之间存在成比例的关系。
麦加尔说：“如果你注入约 10,000 立方米，那么最大规模的地震约为 3.3 级。”每次注水量翻倍，任何地震的最大震级大约上升 0.4。“地震最终可能会小得多，但你要为最坏的情况做好准备，”麦加尔说。他补充说，这种关系很简单，但这是第一次有人对其进行量化。
麦加尔还开发了一种类似的方法——现在已成为行业标准——来计算在地下采矿中提取矿石时可能引发的最大地震规模。他说，这项工作“建立在相同的概念之上”。
他指出，最新的工作没有给出地震实际发生的概率：这取决于其他因素，例如岩石的强度和渗透性。
瑞士日内瓦的世界行星监测和地震风险降低机构主任马克斯·怀斯表示，该研究是对情况的“很好的综述”，但没有达到真正需要的——计算出在任何给定位置可以容忍的最大诱发地震。“我们需要在评估地震对社会的风险方面做得更好，”他说。
麦加尔的团队希望尽快提交该工作以供发表，并提供进一步的案例研究。
本文经《自然》杂志许可转载。该文章于 2011 年 12 月 9 日首次发表。