过去十年里,德克萨斯州发生了异常多的地震,而且该地区的地震活动正在增加。 2008年,该州发生了两次3级以上地震。八年后,有 12 人这样做了。
大多数地震都是自然力引发的。但人类也会引发地震采矿和水坝建设最常见的嫌疑人。最近天然气开采量有所增加——包括水力压裂或水力压裂,但也有其他技术——产生大量废水。
为了摆脱它,将水注入地下深处。人们认为,当废水进入休眠断层时,水压会推动古老的裂缝。被压抑的构造应力释放,地面震动。
但对于任何一次地震,几乎不可能判断是人类还是自然引发了地震。目前还没有任何已知的地震特征,无论是震级还是地震波的形状,都可以为地震的起源提供线索。
“这对科学家来说是一个令人头疼的时期,”说玛丽亚·比阿特丽斯·马格纳尼,在达拉斯南卫理公会大学研究地震。 Magnani 与美国地质调查局的一组研究人员一起,周五发布了一份新报告的作者在日记中科学进步,试图更好地确定导致德克萨斯州地震发生的原因。
钻探项目周围发生的一系列地震充其量只能表明存在某种关系。 “主要方法是将地点与人类活动的地点联系起来,”说迈克尔·布兰皮德是美国地质调查局的地球物理学家,也是这项新研究的合著者。
研究作者在新研究中采取了不同的方法——他们寻找德克萨斯州下方的变形断层。 “这种技术称为高分辨率地震反射成像,”马格纳尼说。地震反射与开采者在地下结构中寻找石油和天然气矿藏的工具相同。
为了收集地震反射数据,人工产生的波会穿过地面并反射回地表,就像镜子发出的光一样。马格纳尼说,结果“有点像超声波”,显示的不是婴儿脚趾,而是扭曲的岩石。
科学家们将德克萨斯州的地球与密西西比州进行了比较,密西西比州是另一个地震活跃地区,与德克萨斯州一样,不靠近构造板块的湍流边缘。不过,与德克萨斯州不同的是,密西西比州北部有记录的地震历史要长得多,可以追溯到 1800 年代初。
地下超声波显示,在德克萨斯州下方,最新的活动断层迹象位于 3 亿年前的地质层中,比第一个断层早了 7000 万年。迈出了第一步。它上面的所有较年轻的层都是稳定的。
“所有位移都停止在 3 亿年前的地层,”马格纳尼说。 “该层沉积后,断层就没有移动。”
相比之下,在密西西比地区,岩石讲述了过去 6500 万年来不间断的断层活动的故事。
美国中部地震活动率不断增加,显示 2008 年前后发生 3 级或以上地震的位置。(Magnani 等人/Science Advances)
鉴于德克萨斯州最近 3 亿年的历史中没有断层,因此没有已知的地质过程可以解释其突然爆发的地震。马格纳尼说,除了这些地震是由人类活动引起之外,“没有其他解释”。
该研究与其他地震专家通过不同分析得出的推测一致。布兰皮德说,“我们预计科学界不会有太多阻力”。
“对于沃斯堡盆地地震是否人为的问题,这是一个具有里程碑意义的贡献,”说克里夫·弗罗利希德克萨斯大学奥斯汀分校的地球物理学家没有参与这项研究。弗罗利希表示,这项研究消除了石油和天然气行业有时提出的可能性,即德克萨斯州的地震是断层自然循环的一部分,每隔几千或几百万年就会发生一次。
他说,地震反射数据提供了强有力的论据,“这些地震是新的、不同的地震”——源于将废水注入基底岩石深处的活动。 (“大多数时候是大容量注入,”他说,“而不是小型压裂作业。”)
2016年3月,美国地质调查局发布了美国可能发生人为地震的地区地图。关于700万人面临这些事件的风险,德克萨斯州和附近的俄克拉荷马州是最容易受到影响的州。
“我们希望我们同事的回应是在其他地方部署这项技术,”布兰皮德说。马格纳尼说,她希望将地震反射应用于俄克拉荷马州,该州的地震也出现了异常的增加。
但收集地震反射数据既困难又昂贵,尽管石油和天然气行业会出售这些信息。至于为什么之前没有人尝试过这样做,作者表示,马格纳尼只是第一个提出利用地震反射来寻找古老断层的人。
还有更多工作要做。马格纳尼说,任何成功的监管过程都需要了解引发人为地震的物理过程。
2017 ©华盛顿邮报
本文最初发表于华盛顿邮报。