人为诱发地震的风险在有史以来最大的数据库中得到阐述

地质学家追踪数百起由人类和引发它们的项目造成的地震

2015年4月30日袭击尼泊尔的7.8级地震,据一些人认为与地下水抽取有关。

从采矿项目到石油和天然气作业,人类活动已经在世界各地和许多地质环境中引发了地震。现在的研究强调了这些地震可能有多大——以及科学家们在哪些地震是由人类造成的这一问题上存在多大的分歧。

人为诱发地震数据库(HiQuake)包含728个可能由人类在过去149年中引发的地震(或地震序列)的例子。其中大多数是小地震,震级在3到4级之间。但该列表也包括几次大型破坏性地震,如2015年4月尼泊尔发生的7.8级地震,一篇论文将其与地下水抽取联系起来1

英国杜伦大学的水文地质学家迈尔斯·威尔逊和他的同事在一篇论文中描述了这个数据库,该论文定于10月4日在《地震学研究快报》上发表2科学家们表示,HiQuake是迄今为止最大、最新的公开人为地震列表。通过以这种方式将数据汇集在一起,他们希望强调诱发地震的多样性——并帮助社会理解和管理未来的风险。


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震动地球的活动

HiQuake始于2016年,当时荷兰石油协会(NAM),一家总部位于阿森的石油和天然气公司,资助了杜伦大学和英国纽卡斯尔大学的研究团队,收集人为诱发地震的例子。NAM在荷兰格罗宁根气田钻探,在那里它引发了许多小地震。

威尔逊的团队通过包括科学论文和媒体报道等来源进行搜索,得出了728个事件。当一个单一项目,如废水注入井,引发不止一次地震时,研究人员将其计为一个事件。更多细节出现在《地球科学评论》中3

结果是一个数据库,其中最早的条目可以追溯到1868年,一场地震是由澳大利亚煤矿开采作业引发的。在728起事件中,271起(37%)与采矿有关——通常来自隧道坍塌。约23%与水库蓄水有关,15%与传统石油和天然气开发有关。只有4%与水力压裂或页岩气压裂有关。一些更不寻常的案例包括由建造重型摩天大楼或地下核弹试验引发的地震。

大规模运动

在HiQuake中,数据库中增长最快的诱发地震活动是石油和天然气作业将废水回注到地下(参见“震动地球”)。这个过程可能会增加埋藏在地下的地质断层的压力,并导致它们产生小地震。这些项目的数量在2010年代初激增,正值俄克拉荷马州和美国中部其他地区废水注入的高峰期

来源:自然 doi: 10.1038

数据库中最大的事件是2008年在中国四川发生的7.9级地震,一些人认为这与附近水库的蓄水有关4。威尔逊说,他的团队最初对看到如此大的地震被认为是人为诱发感到震惊。但回想起来,他说,“我们可能不应该对任何人为原因感到惊讶”。所有与地震相关的项目——无论是爆破矿井隧道、注入废水还是抽取地下水——都涉及到以某种方式在地球表面移动物质,这可能会推动已经处于应力状态的断层。

科学家们发现,移动物质的体积——例如中国地震前水库的蓄水量——与随后发生的最大相关地震的震级之间存在关系。在水坝高度或水库面积等因素中没有观察到这种关系。研究人员认为,限制建设项目中移动的物质数量可能有助于最大限度地减少引发的地震。

判断性决定

该团队写道,所有可能的人为诱发地震的实例都被包括在内,“没有考虑合理性”,因为在决定什么构成地震是由人类活动引起的绝对证据方面存在困难。但巴黎地球物理研究所的地球物理学家拉斐尔·格兰丁说,这可能会误导人们对人为诱发地震的真正危害的认识。“当你在数据库中放置一个点,并在其背后放置一个科学参考文献时,那么你可能会引导非专业人士认为地震是由人类造成的,”他说。这样的列表可能会掩盖科学上的不确定性,就像中国地震一样:尽管有论文将其与水库蓄水联系起来,但许多地震学家不相信它是人为活动引发的5

加利福尼亚州帕萨迪纳美国地质调查局的地震学家苏珊·霍夫说,她理解HiQuake团队为什么包括所有可能的人为诱发地震的实例。“我怀疑作者不愿意对已发表的研究做出判断,我认为这是一个合理的决定,”她说。“如果你开始走这条路,你会在哪里停下来呢?”

威尔逊同意。“任何判断性决定都留给用户,”他说。

加拿大西安大略大学伦敦分校的地震学家盖尔·阿特金森说,随着研究人员在其条目中添加例子和参考文献,HiQuake应该会变得更有用,她领导着加拿大合作研究诱发地震

本文经许可转载,并于2017年10月2日首次发表

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