人類引發的地震增加了風險

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2008汶川地震發生後,四川省的破壞,被認為是由附近水庫的工業活動引起的。 dominiqueb / Flickr的

人們知道我們可以在我們知道它們之前誘發地震。 一旦人們開始從地下挖掘礦物,落石和隧道坍塌必定已成為公認的危害。

今天,由人類引起的地震發生的規模要大得多。 上個世紀發生的事件表明,採礦只是眾多工業活動中的一種,這些活動可以引發大到足以造成重大損害和死亡的地震。 大壩後面的水庫填充,石油和天然氣的開採以及地熱能生產只是導致地震的現代工業活動中的一小部分。

隨著越來越多的工業活動被認為具有潛在的孕震作用,位於荷蘭的石油和天然氣公司Nederlandse Aardolie Maatschappij BV委託我們對所有人為地震進行全面的全球審查。

我們的工作匯集了許多國家的國家和國際科學文獻中散佈的數百個拼圖碎片。 我們發現可能發震的工業活動的廣泛範圍令許多科學家感到意外。 隨著工業規模的擴大,誘發地震的問題也在增加。

此外,我們發現,由於小地震可以觸發更大的地震,工業活動在極少數情況下有可能誘發極大的破壞性事件。

人類如何誘發地震

作為我們審查的一部分,我們匯集了一個案例數據庫,據我們所知,這是最新的案例。 1月28,我們會 公開發布此數據庫。 我們希望它能夠讓公民了解這個主題,並激發科學研究,探討如何應對這種對人類聰明才智的新挑戰。


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我們的調查顯示,與採礦相關的活動占我們數據庫中案例數量的最大數量。

地震2 2最初,採礦技術是原始的。 地雷很小而且比較淺。 崩潰事件本來是次要的 - 雖然這可能對陷入其中的任何人來說都不太舒服。

但現代礦山的規模完全不同。 從礦井中提取的珍貴礦物質可能超過兩英里深,或者在海洋下方幾英里處延伸。 全世界採礦業去除的岩石總量現在達到每年數百億噸。 這是15多年前的兩倍 - 並且它將在下一個15上再次翻倍。 與此同時,為世界工業提供燃料的大部分煤炭已經從淺層耗盡,礦山必須變得越來越大,以滿足需求。

隨著礦山的擴大,與採礦有關的地震變得更大,更頻繁。 傷害和死亡人數也會擴大。 數百人死亡 在過去的幾十年中,由於已經誘發的6.1級地震,煤礦和礦山已經發生過這種情況。

其他可能引發地震的活動包括建造重型上層建築。 該 700-megaton台北101大樓在台灣興起的1990s,被指責為附近地震頻率和大小的增加。

自20世紀初以來,很明顯填充大型水庫可能會引發潛在的危險地震。 在印度西部1967英里長的Koyna水庫被填滿僅僅五年之後,這在32中成為悲劇焦點。 發生6.3級地震,殺死至少180人並損壞大壩。

在接下來的幾十年中,持續的周期性地震活動伴隨著年度油藏水平周期的上升和下降。 平均每四年發生一次大於5的地震。 我們的報告發現,到目前為止,全世界的一些170水庫據報都引發了地震活動。

Earthquakes2 2 2石油和天然氣的生產涉及加利福尼亞州6範圍內的幾次破壞性地震。 隨著石油和天然氣田的枯竭,這個行業正在變得越來越發震。 在這些領域中,除了通過生產去除質量之外,還注入流體以沖洗掉最後的碳氫化合物並處理伴隨在到期區域中生產的大量鹽水。

一種相對較新的石油和天然氣技術是頁岩氣水力壓裂或壓裂,其本質上是岩石裂縫產生小地震。 偶爾, 這可能導致更大規模的地震 如果注入的流體洩漏到已經受到地質過程壓力的斷層中。

迄今為止報導的最大的水力壓裂相關地震發生在加拿大,其數量為4.6。 在俄克拉荷馬州,同時進行多種工藝,包括石油和天然氣生產,廢水處理和壓裂。 在那裡,像5.7這樣大的地震已經發出嘎嘎作響的摩天大樓,這些摩天大樓在預計會發生這種地震活動之前就已經建成了。 如果將來在歐洲引發這樣的地震,可以在幾個國家的首都城市感受到。

我們的研究表明,地熱蒸汽和水的生產與墨西哥Cerro Prieto油田的6.6級地震有關。 在人類生命的時間尺度上,地熱能不能通過自然過程再生,因此必須將水重新註入地下以確保持續供應。 這個過程似乎比生產更具有地震作用。 伴隨著注入井眼的地震群,例如加利福尼亞州的間歇泉,有許多例子。

其他泵入地下的材料,包括二氧化碳和天然氣,也會引起地震活動。 最近一項將25西班牙天然氣需求百分比儲存在舊的廢棄海上油田中的項目導致地震活動立即發生,事件達到4.3級。 這對公共安全造成的威脅是必要的 放棄這個價值1.8十億美元的項目.

這對未來意味著什麼

如今,大型工業項目引發的地震不再令人驚訝甚至否認。 相反,當事件發生時,傾向於尋找工業項目的責任。 在2008,8範圍內的地震襲擊了中國的Ngawa縣,造成90,000人員死亡,100城鎮遭受破壞,房屋,道路和橋樑倒塌。 注意力很快轉向附近的紫坪舖大壩,雖然地震與水庫之間的聯繫尚未得到證實,但該水庫的水庫已在幾個月前被填滿。

科學家認為引發地震所需的最小壓力負荷正在逐步下降。 中國的三峽大壩現在已經淹沒了10立方英里的水,已經與4.6和XNUMX等大地震有關。 正在仔細監視.

科學家現在面臨一些令人興奮的挑戰。 地震可以產生“蝴蝶效應”:小的變化可以產生很大的影響。 因此,不僅大量的人類活動能夠承受地殼的壓力,而且只需要微小的添加就可以成為打破駱駝背部的最後一根稻草,從而引發大地震,通過幾個世紀的地質過程釋放出累積的地應力破壞應力。 是否或何時在地震中自然釋放壓力是一個具有挑戰性的問題。

5範圍內的地震釋放的能量與1945中廣島上投下的原子彈一樣多。 7範圍內的地震釋放的能量與有史以來最大的核武器一樣多,蘇聯在1961進行的沙皇邦巴試驗。 引發此類地震的風險極小,但如果發生這種風暴的後果非常嚴重。 這造成了健康和安全問題,這在行業中可能是唯一可能在理論上發生的最大災難的問題。 然而,無論是否存在人類活動,罕見且毀滅性的地震都是我們這個充滿活力的星球上的生命現實。

我們的工作表明,限制潛在地震大小的唯一基於證據的方法可能是限制項目本身的規模。 在實踐中,這意味著較小的礦山和水庫,較少的礦物,從田地中提取的石油和天然氣,較淺的鑽孔和較小的注入量。 必須在日益增長的能源和資源需求與每個項目可接受的風險水平之間取得平衡。

談話

關於作者

Gillian Foulger,地球物理學教授, 達勒姆大學; Jon Gluyas ,,, 達勒姆大學和Miles Wilson,博士。 地球科學系學生, 達勒姆大學

這篇文章最初發表於 談話。 閱讀 原創文章.

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