地震有可能是人為引發的嗎?

北京時間6月17日22時55分,四川宜賓市長寧縣發生6.0級地震,震源深度16千米。四川多地、重慶、貴州、陝西等均有震感。然後接連發生四次餘震。驚訝的是,此次地震前,成都主城區不少地方提前發出地震預警!記者從成都高新減災研究所獲悉,成都市的110個社區、180個學校的地震預警系統提前觸發警報,成都市13個區縣的電視預警系統觸發警報。

希望沒有人員傷亡!

像很多人一樣,我在網上搜索,為什麼會發生地震?

在中國科協主辦的科普中國讀到這篇文章,感觸頗深,分享給大家。 該文本文由科普中國專家中國建築科學研究院研究員呂振綱進行科學性把關。

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英國杜倫大學的一個地質學專家團隊最近的研究揭示了採礦等人類活動與地震發生及震級的關聯性:人類活動並不只是會導致全球氣候變暖,還會引發地震。 光是採礦活動就引發了37.4%人為造成的地震。

以下是該研究團隊發表的文章內容:

今時今日,人為因素引起的地震規模要比以往大得多。過去一個世界的事件表明,採礦只是眾多可引發造成大量人員傷亡的大規模地震的活動的其中一種。水壩蓄水池的注滿,石油和天然氣的抽取,地熱能生產,只是被證明可引發地震的現代工業活動的一小部分。

隨著越來越多的工業活動類型被認識到可能會引發地震,荷蘭石油與天然氣公司NAM委派我們對所有人為導致的地震展開全面的研究。

我們所發現的可能孕震的工業活動種類之多,令許多科學家倍感驚訝。工業活動的規模越大,其所引發的地震也越嚴重。

此外,我們發現,由於小地震能夠引發大地震,工業活動在少數情況下也可能會引發極具破壞性的大規模地震。

人類如何引發地震

作為研究的一部分,我們建造了一個地震案例數據庫。據我們所知,該數據庫是迄今為止最全面的。我們希望,在該數據庫被公開之後,它將給人們帶來啟發,刺激更多的科學人員研究如何去應對這一挑戰。

我們的調查顯示, 採礦相關的活動是導致我們的數據庫所記錄的地震發生的頭號原因。

人為導致的地震

去年,NAM公司委派我們對全球所有人為導致的地震展開全面的研究。可能會引發地震的工業活動種類之多,令許多科學家感到非常驚訝。這些地震案例如今已被編入人為誘發地震數據庫。


地震有可能是人為引發的嗎?


以前的採礦技術非常原始,礦井也比較小,比較淺。一旦發生坍塌事件,後果也不會很嚴重。

但現代礦井的規模則全然不同。珍貴礦物開採自的礦井可能有兩英里深,又或者在海洋底下延伸數英里。全球因為採礦移除的岩石量如今達到每年數十億頓,相當於15年前的兩倍——未來15年,這一數字將會再翻一番。與此同時,驅動全球工業發展的煤炭在淺層已經基本被挖完,礦井必須要更大更深才能夠滿足人類的需求。

隨著礦井的擴張,與採礦活動有關的地震規模變得更大,更加頻發。所造成的經濟損失和人員傷亡也隨之增加。在過去幾十年裡,由於採礦引起的最高為6.1級的地震,有數百人死於煤炭和礦物礦井。

其它可引起地震的活動包括超大型建築物的建造。臺灣建於1990年代的臺北 101大樓重量達到700百萬噸級,其被指是附近地震越來越頻發,且震級越來越高的罪魁禍首。

自二十世紀初期以來,大型水庫的注滿顯然也可能會引發非常嚴重的地震。1967年,該類活動釀成了悲劇:在印度西部32英里長的柯依那水庫被注滿僅僅5年後,6.3級地震襲來,造成至少180人死亡,並對大壩造成了破壞。

在之後的幾十年裡,每年水庫水位的漲落都伴隨著週期性的地震活動。平均來說,該地區每四年發生一次震級超過5的地震。我們的研究報告發現,截至目前,全球約有170個水庫引發過地震活動。

人為引發的地震震級

不同的工業活動類型,所導致的大型地震的震級有著很大的差異。下圖呈現的是有數據記錄的577起地震中,各種不同的工業活動引發的地震不同震級範圍的數量。


地震有可能是人為引發的嗎?


石油和天然氣的生產與加州數次6級的嚴重地震的發生有關。隨著油氣田資源的不斷消耗,該產業越來越多地引發地震。在油氣田中,除了生產活動引發的質量遷移,它們還被注入流體來沖掉所剩的碳氫化合物,以及處理生產活動所產生的大量鹹水。

相對較新的油氣開採技術是頁岩氣水力壓裂法,從本身的性質來看,該技術在岩石發生破裂的時候會造成小地震。如果被注入的流體洩漏到已經因為地質作用承壓的斷層,這有時會引發更大震級的地震。

目前與水力壓裂有關聯的地震最嚴重的一次發生在加拿大,震級達到4.6級。在美國俄克拉荷馬州,多種工業活動在同時展開,包括石油和天然氣生產、廢水處理和水力壓裂。在那裡,曾發生震級高達5.7級的地震令摩天大廈出現晃動,那些大廈其實在地震發生很久以前便已建造。未來,如果這種地震因為人為因素而在歐洲發生,可能會有數個國家的首都城市感受到震感。

我們的研究顯示,地熱蒸汽和地熱水的生產與墨西哥塞羅普列托地熱田最高為6.6級的地震的發生有關。從自然過程來看,地熱能並不是可再生能源,因此必須要給地下重新注入水來確保持續的供應。這一過程似乎比生產過程更容易引起地震。目前有很多給鑽井注水的活動伴有震群的案例,如在加州蓋沙斯發生的震群。

其它注入地下的材料也會引起地震活動,其中包括二氧化碳和天然氣。近期在一個被棄的舊海上油田存儲西班牙25%的天然氣需要量的項目,直接引發活躍的地震活動,地震震級最高達到4.3級。這給公共安全帶來的威脅,使得該規模達18億美元的美國項目必須廢棄。

對未來的啟示

如今,大型工業項目引起的地震不再讓人感到驚訝,甚至不會引發質疑聲。相反,一旦發生地震,人們往往會傾向於怪責於某個工業項目。2008年,中國四川省阿壩藏族羌族自治州汶川縣發生8級大地震,造成約9萬人死亡,摧毀超過100個城鎮,導致大量的房屋、公路和大橋坍塌。當時,人們的目光很快就轉向了該地區附近的紫坪鋪大壩,該大壩的水庫在地震發生幾個月前才剛注滿,儘管該地震和該水庫之間的關聯性還沒有得到確證。

科學家們認為的引發地震所需的最低應力載荷正在穩步下降。中國蓄水10立方英里的三峽大壩被指與震級最高為4.6級的地震活動有關,目前正受到密切的監視。

科學家們如今面臨著一些令人興奮的挑戰。地震能夠引起“蝴蝶效應”:小小的變化也能夠產生巨大的影響。因此,不僅僅是人類過多的活動能夠給地球地殼帶來壓力,再增加一點點壓力都有可能成為壓垮駱駝的最後一根稻草,引發大規模地震,釋放地質斷層上因數個世紀的地質作用所積聚的壓力。那些壓力會否在地震中自然釋放出來,又或者這什麼時候會發生,是一個很有挑戰性的問題。

5級地震所釋放的能量,與1945年投在日本廣島的原子彈相當。7級地震所釋放的能量相當於人類迄今為止測試過的最大的核武器——1961年蘇聯進行的沙皇炸彈試驗。引發這種地震的可能性很低,但它一旦發生,後果不堪設想。這帶來了健康與安全問題。然而,不管是否有人類活動,罕見的大地震都是我們所在的富有活力的星球的一部分。

我們的研究表明,限制潛在地震的規模唯一可循證的方法,可能就是限制工業項目本身的規模。在實踐中,這意味著減小礦井和水庫的規模,少挖掘礦物,少從油氣田開採油氣,鑽井要更淺些,注入的流體要更少。我們必須要在滿足日益增長的能源需求和確保每一個獨立項目的風險在可接受範圍內之間取得平衡。


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