韓國熱電廠向地下注水吸熱,引發了一場5.5級的地震!

2017年11月15日,韓國發生里氏5.5級地震,是由於地熱發電而向地下注水引起的。兩項新的研究表明,可能由於浦項發電廠(Pohang power plant)向已經含有壓力的地層注入水導致附近的斷層帶破裂。

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如果證實該電站是罪魁禍首,那麼這場引起70人受傷、造成5000萬美元損失的地震,將會是由增強型地熱系統(EGS)引發的有史以來最大的一次地震。這項技術包括高壓泵送冷水到地下以擴大現有的小裂縫,為水的循環創造路徑,並由熱岩石加熱。然後,電站就回收得被加熱的水並將熱量轉化為能量。

研究人員檢查了當地的地震網絡數據,以確定地震發生的地點和時間,6個前震和數百次餘震,以確定地震是否與浦項熱電站的流體注入有關。韓國釜山國立大學的地質學家Kwang-Hee Kim和他的同事在4月26日的《科學》雜誌上報道說,幾乎所有的地震都發生在距電站幾公里以內,地表以下4到6公里的地方。研究人員發現,這些因素,再加上注射前該地區無地震活動,都表明此次地震是由注射造成的。

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另一個由瑞士蘇黎世ETH的地震學家Francesco Grigoli領導的研究小組使用了同樣的方法,但分析了來自區域和國際的數據,數據不是來自當地的地震臺。在4月26日的《科學》雜誌上發表的第二篇論文中,研究人員得出了類似的結論。Grigoli和他的同事們指出,這些發現可能將改變地熱行業的“遊戲規則”,促使人們重新評估與EGS相關的危險。

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先前的研究表明,誘發地震可以與注入到地下的液體的數量密切相關,無論是水力壓裂法,廢水處理或EGS。研究人員說,體積越高,相關的地震就越強,因為流體注射會增加地下壓力,使岩層骨折更容易斷裂。在美國,2011年發生在俄克拉荷馬州的里氏5.7級地震,是由石油鑽探產生的2000萬噸廢水引發的。

此前已知由EGS觸發的最大地震是在瑞士巴塞爾的3.4級地震,這是一系列地震中的一個,最終導致了那裡的地熱發電廠的關閉。

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研究人員最初認為注入量太小,不會引起太大的震動。浦項電站在2016年年初開始注水,在2017年地震前注水水量達到12800立方米。早期的地震很小:基姆和他的同事發現,每一次注入水的脈衝之後,幾天後都會發生一系列小地震。但是,隨著每一次注射後地下的總容積增加,地震也會變得更強,研究小組報告說,這表明即使是地下壓力較小的增加也會導致某些斷層破裂,這取決於斷層帶的構造。

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自2016年年初以來,浦項電站已經向地面注入了12800立方米的水。當地地震臺網記錄了每一次脈衝後不久的小震群,之後,該電站抽走了一些水以減輕壓力。圖中右軸上的數字表示地震震級和每立方米的地下水量的總和乘以1000。2017年11月的地震發生在最後一次脈衝後的兩個月。

斯坦福大學地質學家威廉·埃爾斯沃斯(William Ellsworth)說,韓國政府目前正在對11月15日的地震是否與EGS活動有關進行調查。該電廠的運營已經暫停,直到調查完成。

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在過去的幾百年裡,這個國家坐落在多條斷層線之上,發生過幾次大地震,有的震級高達7級。自1905年以來,地震活動一直很低。但一些研究顯示,2011年日本東北地區的9級地震可能增加了附近朝鮮半島的地下壓力,導致其地震活動增加。

“這仍然是一場激烈的科學辯論,”埃爾斯沃斯說。“這次地震提供了一個不尋常的機會,讓我們更清楚地瞭解注射與引發地震之間的聯繫。”


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