最近很多人再問(wèn)Science：如何管理地下注水誘發(fā)的地震風(fēng)險(xiǎn)——來(lái)自韓國(guó)浦項(xiàng)地震的啟示，今天小編給大家整理了Science：如何管理地下注水誘發(fā)的地震風(fēng)險(xiǎn)——來(lái)自韓國(guó)浦項(xiàng)地震的啟示的相關(guān)內(nèi)容，請(qǐng)往下看。

【前沿報(bào)道】Science：如何管理地下注水誘發(fā)的地震風(fēng)險(xiǎn)——來(lái)自韓國(guó)浦項(xiàng)地震的啟示

2017年11月15日，韓國(guó)浦項(xiàng)發(fā)生了MW5.5地震，造成約7500萬(wàn)美元的直接經(jīng)濟(jì)損失和至少3億美元的間接經(jīng)濟(jì)損失。浦項(xiàng)地震是韓國(guó)有地震記錄以來(lái)最大的破壞性地震，研究認(rèn)為它與當(dāng)?shù)卦鰪?qiáng)型地?zé)嵯到y(tǒng)的開(kāi)發(fā)直接相關(guān)（見(jiàn)前沿報(bào)道《Science：韓國(guó)最大的Mw5.4破壞性地震可能為誘發(fā)地震》）。

增強(qiáng)型地?zé)嵯到y(tǒng)是目前開(kāi)發(fā)地球深部熱能的常用技術(shù)，以浦項(xiàng)為例，通過(guò)向兩口注水井PX-1和PX-2注水，可以使兩口井之間的巖體產(chǎn)生新裂隙，或者使舊裂隙擴(kuò)張，從而形成流體循環(huán)通道（圖1），并在低滲透結(jié)晶基底區(qū)域形成人工地?zé)崽?，預(yù)計(jì)的電力產(chǎn)能達(dá)1.2MW。但是，PX-2井的高壓注水活動(dòng)誘發(fā)了一系列小地震，并最終激活了斷層，引發(fā)地震。與浦項(xiàng)地?zé)嵩鰪?qiáng)項(xiàng)目類似，在歐洲、加拿大、美國(guó)、中國(guó)、其他國(guó)家和地區(qū)，也都發(fā)生過(guò)地下注水誘發(fā)地震事件，同樣造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失（Lei et al., 2017；van der Baan and Calixto, 2017）。

圖1 浦項(xiàng)注水后的地震活動(dòng)性(改自Lee et al., 2019)

最近，韓國(guó)首爾國(guó)立大學(xué)地球與環(huán)境科學(xué)學(xué)院Kang-Kun Lee 等在Science上發(fā)表了題為“地下注水誘發(fā)地震的風(fēng)險(xiǎn)管理”的報(bào)告（Lee et al., 2019）。

文章稱，在大城市、港口和工業(yè)區(qū)附近安置地?zé)嵩鰪?qiáng)型系統(tǒng)，必須考慮地下注水誘發(fā)地震的潛在風(fēng)險(xiǎn)。首先，在鉆探施工之前，需要弄清楚項(xiàng)目工區(qū)是否存在可能發(fā)生錯(cuò)動(dòng)的大型斷裂；其次，在鉆探過(guò)程中應(yīng)該進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。例如當(dāng)浦項(xiàng)PX-2井掘進(jìn)到3.8km深處時(shí)碰到未知斷層，至少160m3鉆井泥漿流入地層，產(chǎn)生了不少于20MPa的額外壓力，觸發(fā)了多次微震，可能意味著鉆井穿過(guò)的這條斷層已經(jīng)達(dá)到了應(yīng)力臨界狀態(tài)。然而，這些微震活動(dòng)并未引起重視，施工過(guò)程中沒(méi)有意識(shí)到這條新斷層的嚴(yán)重危害性，也未調(diào)整工程進(jìn)度。假如有實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，就可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)斷層活化，進(jìn)而調(diào)整施工方案，就有可能規(guī)避地震風(fēng)險(xiǎn)。

一旦向地下注水，就存在誘發(fā)地震的潛在風(fēng)險(xiǎn)。誘發(fā)地震的大小并非簡(jiǎn)單地受控于注水量、壓力、速度和注水位置，而且與現(xiàn)存的構(gòu)造條件，以及能夠誘發(fā)的地震數(shù)量有關(guān)。誘發(fā)地震數(shù)量越多，出現(xiàn)強(qiáng)震的幾率就越高 (van der Elst et al., 2016)。深部隱伏構(gòu)造活化可能誘發(fā)較大的地震，所以僅根據(jù)注水量與震級(jí)的統(tǒng)計(jì)關(guān)系設(shè)定安全閥值也過(guò)于簡(jiǎn)單，例如浦項(xiàng)地震就是由于水力壓裂激活了一條隱伏斷層，最終觸發(fā)了MW5.5的主震。因此，誘發(fā)地震震級(jí)不受注水量的限制，地震破裂尺度也可能會(huì)超出注水巖體的范圍 (van der Elst et al., 2016)。已有的幾種地震成核模型都無(wú)法充分預(yù)測(cè)主震前斷層上的應(yīng)力變化或壓力擾動(dòng)引發(fā)超出壓裂范圍斷層滑動(dòng)的可能性，因此，進(jìn)一步發(fā)展誘發(fā)和觸發(fā)地震活動(dòng)的物理和統(tǒng)計(jì)模型對(duì)評(píng)估地震風(fēng)險(xiǎn)非常必要。

對(duì)于靠近大時(shí)城市，港口和工業(yè)中心的地下注水項(xiàng)目，一旦誘發(fā)地震可能造成巨大損失。因此，誘發(fā)地震的風(fēng)險(xiǎn)管理與控制的重要性尤為突出。文章呼吁通過(guò)制定地震風(fēng)險(xiǎn)預(yù)案、推演評(píng)估、籌措減災(zāi)方案等，建立積極有效的誘發(fā)地震監(jiān)測(cè)、減災(zāi)和信息發(fā)布機(jī)制。針對(duì)未來(lái)的地下注水項(xiàng)目，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)、地震監(jiān)測(cè)部門(mén)和相關(guān)科學(xué)機(jī)構(gòu)應(yīng)該致力于全面和持續(xù)的地震監(jiān)測(cè)分析，合理評(píng)估隨注水活動(dòng)變化的地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)；相關(guān)數(shù)據(jù)和結(jié)果向公眾開(kāi)放，明確溝通渠道，讓公眾及時(shí)了解所面對(duì)的地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)和對(duì)應(yīng)的減災(zāi)措施。浦項(xiàng)注水誘發(fā)地震事件的教訓(xùn)警示政府主管部門(mén)需要和獨(dú)立監(jiān)管審查部門(mén)協(xié)同建立一套標(biāo)準(zhǔn)的流程，對(duì)潛在的誘發(fā)地震風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行持續(xù)的評(píng)估和審查（McGarr et al., 2015；Lee et al., 2019）。

參考文獻(xiàn)：

1.Lee K K, Ellsworth W L, Giardini D, et al. Managing injection-induced seismic risks[J]. Science, 2019, 364(6442): 730-732.

2.Lei X, Huang D, Su J, et al. Fault reactivation and earthquakes with magnitudes of up to Mw4.7 induced by shale-gas hydraulic fracturing in Sichuan Basin, China[J]. Scientific Reports, 2017, 7: 7971.

3.McGarr A, Bekins B, Burkardt N, et al. Coping with earthquakes induced by fluid injection[J]. Science, 2015, 347(6224): 830-831.

4.van der Baan M, Calixto F J. Human‐induced seismicity and large‐scale hydrocarbon production in the USA and Canada[J]. Geochemistry, Geophysics, Geosystems, 2017, 18(7): 2467-2485.

5.van der Elst N J, Page M T, Weiser D A, et al. Induced earthquake magnitudes are as large as (statistically) expected[J]. Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 2016, 121(6): 4575-4590.

（撰稿：趙連鋒/地星室）

美編：徐海潮

校對(duì)：李玉鈐