這篇刊發(fā)在7月4日出版的《科學(xué)》雜志的文章標題為《2009-2014年：俄克拉荷馬州中部由大規(guī)模廢水回注誘發(fā)的地震活動顯著增加》。作者來自康奈爾大學(xué)、科羅拉多大學(xué)、哥倫比亞大學(xué)萊蒙特-道荷提地球觀測所和美國地質(zhì)調(diào)查局。
文章稱，2008年以來，美國中陸地區(qū)地震活動開始激增，這些地震活動可能由油氣開采過程中的地下液體注射活動誘發(fā)。水力壓裂法是其中一個主要焦點。
美國地質(zhì)調(diào)查局曾在2013年發(fā)布報告稱，美國中西部地區(qū)近十年來的地震頻發(fā)現(xiàn)象，“幾乎可以肯定是人為的”。石油和天然氣鉆探活動所使用的水力壓裂法和廢水回注是主要貢獻者。用水力壓裂法每生產(chǎn)一桶油，就會產(chǎn)生最多達200倍的廢水。高壓廢水回注
水力壓裂法是目前在美國廣泛使用的一種開采頁巖油氣資源的作業(yè)方式。用水力壓裂法每生產(chǎn)一桶油，就會產(chǎn)生多達200倍的廢水。高壓廢水回注是常見的工業(yè)化廢水處理方式。
水力壓裂和廢水回注之所以會誘發(fā)地震，是因為這兩種工業(yè)作業(yè)所采用的高壓地下注液方式會增加地震斷層上的孔隙壓力，增加的孔隙壓力會沿著斷層帶擴散，從而使局部及遠處的斷層帶都受其影響。
2008年以來，俄克拉荷馬州發(fā)生了一組強度在3級及以上的地震，即斯地震群（the Jones swarm）。瓊斯地震群非常引人注目，它共占2008年至2013年間美國中東部地區(qū)總地震活動的五分之一。
文章作者利用公開可及的地震數(shù)據(jù)庫，對瓊斯地震群進行了細致審查，以便更好地評估孔隙壓力對地震活動的影響。此前研究多聚焦于地震發(fā)生時間、油氣井位置與注水容量之間的關(guān)系。
文章作者檢測了瓊斯地震群附近89個注水油氣井的孔隙壓力，并將所估測出的孔隙壓力緩慢移動的前進壓力波與瓊斯地震群期間的地震活動進行了比較。這些地震活動的震源往往位于廢水層和上部基地之間2至5公里深度范圍內(nèi)，孔隙壓力在同一深度范圍內(nèi)前進。
他們發(fā)現(xiàn)，四個位于俄克拉荷馬城東南部的高度活躍的高注水率油氣井引起了瓊斯地震群發(fā)生期間的孔隙壓力擴散的85%以上。他們產(chǎn)生了一個向東擴散的壓力波前。相應(yīng)的，從遷移中的瓊斯地震群，可觀測到一個延伸35公里的地震軌道路徑。
研究者指出，當(dāng)位于孔隙壓力擴散路徑內(nèi)的斷層帶所受到的應(yīng)力達到其臨界狀態(tài)時，斷層就會成為地震活動的標靶。也就是說，這里將發(fā)生地震。
研究者建議，應(yīng)在距離油氣井不同范圍處，進行常規(guī)的斷層壓力檢測，從而更好地為高注水率處置油氣井提供地震易感性的早期指征。
