誘發(fā)地震的重要因素是向深井注水

誘發(fā)地震的奠基性研究成果，一般認(rèn)為是希利（Healy）1968 年在《科學(xué)》上的論文。他們根據(jù)大量的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)深入分析了震源機(jī)制、地應(yīng)力狀態(tài)和破裂機(jī)制，理論影響深遠(yuǎn)。地下采礦、石油提取和存儲(chǔ)、頁(yè)巖氣生產(chǎn)、巖鹽礦的采鹵、地?zé)豳Y源開(kāi)發(fā)、CO2 封存等工業(yè)工程，都會(huì)誘發(fā)地震。

注水誘發(fā)地震的機(jī)制基本概念

1962 - 1969年美國(guó)丹佛（Denver）的地震，可能是最早的案例。當(dāng)時(shí)，美軍要處理凝固汽油彈的有毒廢物，遂在丹佛落基山軍械庫(kù)打了一口 3638 m的深井，1962 - 1966年間共注入了 1.65 億加侖的有毒廢液，在鉆井 16 km范圍內(nèi)發(fā)生了 710 次小地震，以及 1967年 3 次 5 級(jí)以上地震，地震頻率與注水量密切相關(guān)，作業(yè)隨后停止。

丹佛注水與地震的關(guān)系

情況類(lèi)似的美國(guó)頁(yè)巖氣的主要產(chǎn)區(qū)—俄克拉荷馬州，由常規(guī)石油開(kāi)采產(chǎn)生的大量廢水被注入到底層沉積巖中，造成地震發(fā)生次數(shù)自2009年以來(lái)急劇增長(zhǎng)，隨著這一現(xiàn)象的愈發(fā)凸顯，使得俄克拉何馬州地質(zhì)調(diào)查局在2015年4月改變了看法，不再認(rèn)為這些地震是純自然原因引起，而確信這是油田鉆井工業(yè)廢水注入地下造成的。

1980—2015年間美國(guó)人工誘發(fā) 2.5 級(jí)以上地震的分布

與深井注水具有一定相似性的是深層地?zé)豳Y源開(kāi)發(fā)。增強(qiáng)型地?zé)嵯到y(tǒng)（EGS）是一種不需要依靠自然熱液對(duì)流的新型地?zé)岚l(fā)電技術(shù)。過(guò)去的地?zé)嵯到y(tǒng)只開(kāi)發(fā)能自然產(chǎn)生的熱量、水和巖石滲透性足以提取地?zé)豳Y源的地區(qū)，然而大部分地?zé)崮芏即嬖谟诟稍锖筒煌杆膸r石中，EGS技術(shù)通過(guò)“水力刺激”向巖石中泵入高壓冷水來(lái)提高滲透率，以增強(qiáng)和創(chuàng)造熱干巖中可獲取的地?zé)?，然而這與誘發(fā)地震活動(dòng)密切相關(guān)。

幾次較大的EGS地震事件

 蓄水改變了庫(kù)底巖石的荷載 

水庫(kù)蓄水引起庫(kù)區(qū)或鄰區(qū)的地震活動(dòng)性出現(xiàn)明顯的增高現(xiàn)象，稱(chēng)之為水庫(kù)誘發(fā)地震，或簡(jiǎn)稱(chēng)水庫(kù)地震。水庫(kù)蓄水能夠誘發(fā)地震，直觀的原因是蓄水改變了庫(kù)底巖石的荷載，水蓄得越高，對(duì)庫(kù)底巖層的壓力就越大。而且水庫(kù)使周?chē)鷧^(qū)域巖石的地下水位升高，使斷層間摩擦力降低，比蓄水前更容易產(chǎn)生滑動(dòng)。總而言之，是水改變了斷層原先的應(yīng)力狀態(tài)和介質(zhì)的性質(zhì)，從而改變了地震的活動(dòng)性。

庫(kù)容不大的水庫(kù)誘發(fā)地震的可能性不高，即使誘發(fā)了地震，震級(jí)通常也較小，往往低于大壩的抗震強(qiáng)度，因此造成垮壩事故的可能性也很小。目前，全世界已經(jīng)建成的水庫(kù)約有20萬(wàn)座，但已出現(xiàn)誘發(fā)地震的僅有一百多座，造成破壞的也僅有十余次。

水庫(kù)誘發(fā)地震強(qiáng)度統(tǒng)計(jì)

（源自：2018年《水庫(kù)誘發(fā)地震研究進(jìn)展》）

水庫(kù)誘發(fā)地震問(wèn)題最早出現(xiàn)在20世紀(jì)30年代。20世紀(jì)初各國(guó)都廣泛修建水庫(kù)等大型水利工程，1931年，地震學(xué)家在希臘的馬拉松水庫(kù)大壩蓄水后監(jiān)測(cè)到小規(guī)模地震；1932年，在阿爾及利亞的烏德福達(dá)大壩，也觀測(cè)到地震現(xiàn)象。

但直到1962年中國(guó)新豐江水庫(kù)發(fā)生6.1級(jí)、1963年贊比亞-津巴布韋卡里巴 (Kariba) 水庫(kù)發(fā)生6.25級(jí)、1966年希臘克里瑪斯塔 (Kremasta) 水庫(kù)發(fā)生6.3級(jí)和1967年印度柯依納 (Koyna) 水庫(kù)發(fā)生6.5級(jí)四個(gè)6級(jí)以上的水庫(kù)誘發(fā)地震震例后，才引起了人們足夠的重視。其中，最為嚴(yán)重的印度馬哈拉施特拉邦的柯依納水庫(kù)6.5級(jí)地震，造成180人死亡、1500多人受傷。有數(shù)據(jù)顯示，自1962年開(kāi)始蓄水之后這里發(fā)生的地震次數(shù)多達(dá)450次。

與天然地震相比，

誘發(fā)地震震源深度淺、震級(jí)較低，

活動(dòng)有規(guī)律可尋，

很大程度上可以控制。

但究竟哪些因素能夠誘發(fā)地震，

如何合理控制人類(lèi)工程活動(dòng)

對(duì)地下巖石應(yīng)力狀態(tài)和物性的影響、

有效減少誘發(fā)地震的發(fā)生，

采取哪些防御措施

能夠避免誘發(fā)地震造成災(zāi)害，

仍是擺在我們面前的重大研究課題。