水力压裂示意图
在油气开采过程中耗用了大量的水和其他混合液,这些液体在开采过程中注入油气储层中,开采完后又被抽回,同时带出来地层处的重金属、放射性物质等,成为污染性废水。那么这些废水怎么处理呢?目前主流的处理方式是:让来自地下的回归地下,把这些挟带地层深处污染物的废水,直接注入地底深处的砾石层。如果注水区存在天然断层,废水进入后就会产生高孔隙压、对断层起到润滑作用从而导致地震发生。自2009年以来,美国页岩气的主要产区——俄克拉荷马州的地震变得极为频繁,震级为3级的地震从每年1到2次增加到每天1到2次,2015年4月21日俄克拉荷马州地质调查局发布了一份声明:“地质勘探局认为,最近发生的大多数地震,尤其是俄克拉荷马州中北部的地震,很有可能是由废水井中的注水引发的。”2016年9月3日,俄克拉荷马州波尼附近发生5.8级更强烈的地震,在3个半小时内发生了9次2.6-3.6级余震,俄克拉荷马州州长宣布当地进入紧急状态,下令关闭当地废水井。
美国中部地震数量(红点最密集的区域是俄克拉荷马州)
矿床开采
采矿诱发的地震称为矿震,在地下开矿挖井时会形成大面积空洞,改变了原本稳定的地壳结构,受局部构造应力、采挖附加应力和大地应力场变化的影响,在局部地区形成高应力集中区,在一定的诱发条件下,急剧而猛烈地释放出来,引起强烈的地面晃动和摇动。矿震震源较浅,面波丰富,周期比天然地震的要长,这与矿震所激发的地震波在较浅的地层传播有关。2014年8月5号,南非西北省克勒克斯多普区的金矿小镇Orkney附近发生里氏5.5级的地震,震源深度为5.0公里,8月5日发生84次余震,8月6日发生31次余震,震级为里氏1.0级至3.8级,这次地震是南非历史上采矿诱发的最大地震。
地下矿井工作
地热开采
增强型地热系统(EGS)是一种不需要依靠自然热液对流的新型地热发电技术,过去的地热系统只开发能自然产生的热量、水和岩石渗透性足以提取地热资源的地区。然而,大部分地热能都存在于干燥和不透水的岩石中,EGS技术通过“水力刺激”向岩石中泵入高压冷水来提高渗透率,以增强和创造热干岩中可获取的地热,然而这与诱发地震活动密切相关。美国加州the Geysers地热田周围的诱发地震活动与注水数据密切相关;2017年11月的5.5级地震发生在韩国Pohang市,造成广泛地破坏,在地震发生的几个月前其附近的EGS进行了注水操作,多项研究认为这次地震是EGS作用诱发的。
增强型地热系统