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[科教] 人类太恐怖 采矿就引发37.4%的地震

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发表于 2-14-2017 12:22 PM | 显示全部楼层 |阅读模式

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英国杜伦大学的一个地质学专家团队最近的研究揭示了采矿等人类活动与地震发生及震级的关联性:人类活动并不只是会导致全球气候变暖,还会引发地震。光是采矿活动就引发了37.4%人为造成的地震。

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日本阪神大地震

以下是该研究团队发表的文章内容:

今时今日,人为因素引起的地震规模要比以往大得多。过去一个世界的事件表明,采矿只是众多可引发造成大量人员伤亡的大规模地震的活动的其中一种。水坝蓄水池的注满,石油和天然气的抽取,地热能生产,只是被证明可引发地震的现代工业活动的一小部分。

随着越来越多的工业活动类型被认识到可能会引发地震,荷兰石油与天然气公司NAM委派我们对所有人为导致的地震展开全面的研究。

我们所发现的可能孕震的工业活动种类之多,令许多科学家倍感惊讶。工业活动的规模越大,其所引发的地震也越严重。

此外,我们发现,由于小地震能够引发大地震,工业活动在少数情况下也可能会引发极具破坏性的大规模地震。

人类如何引发地震

作为研究的一部分,我们建造了一个地震案例数据库。据我们所知,该数据库是迄今为止最全面的。我们希望,在该数据库被公开之后,它将给人们带来启发,刺激更多的科学人员研究如何去应对这一挑战。

我们的调查显示,采矿相关的活动是导致我们的数据库所记录的地震发生的头号原因。

人为导致的地震

2016年,NAM公司委派我们对全球所有人为导致的地震展开全面的研究。可能会引发地震的工业活动种类之多,令许多科学家感到非常惊讶。这些地震案例如今已被编入人为诱发地震数据库。

以前的采矿技术非常原始,矿井也比较小,比较浅。一旦发生坍塌事件,后果也不会很严重。

但现代矿井的规模则全然不同。珍贵矿物开采自的矿井可能有两英里深,又或者在海洋底下延伸数英里。全球因为采矿移除的岩石量如今达到每年数十亿吨,相当于15年前的两倍——未来15年,这一数字将会再翻一番。与此同时,驱动全球工业发展的煤炭在浅层已经基本被挖完,矿井必须要更大更深才能够满足人类的需求。

随着矿井的扩张,与采矿活动有关的地震规模变得更大,更加频发。所造成的经济损失和人员伤亡也随之增加。在过去几十年里,由于采矿引起的最高为6.1级的地震,有数百人死于煤炭和矿物矿井。

其它可引起地震的活动包括超大型建筑物的建造。台湾建于1990年代的台北101大楼重量达到700百万吨级,其被指是附近地震越来越频发,且震级越来越高的罪魁祸首。

自二十世纪初期以来,大型水库的注满显然也可能会引发非常严重的地震。1967年,该类活动酿成了悲剧:在印度西部32英里长的柯依那水库被注满仅仅5年后,6.3级地震袭来,造成至少180人死亡,并对大坝造成了破坏。

在之后的几十年里,每年水库水位的涨落都伴随着周期性的地震活动。平均来说,该地区每四年发生一次震级超过5的地震。我们的研究报告发现,截至目前,全球约有170个水库引发过地震活动。

人为引发的地震震级

不同的工业活动类型,所导致的大型地震的震级有着很大的差异。下图呈现的是有数据记录的577起地震中,各种不同的工业活动引发的地震不同震级范围的数量。

石油和天然气的生产与加州数次6级的严重地震的发生有关。随着油气田资源的不断消耗,该产业越来越多地引发地震。在油气田中,除了生产活动引发的质量迁移,它们还被注入流体来冲掉所剩的碳氢化合物,以及处理生产活动所产生的大量咸水。

相对较新的油气开采技术是页岩气水力压裂法,从本身的性质来看,该技术在岩石发生破裂的时候会造成小地震。如果被注入的流体泄漏到已经因为地质作用承压的断层,这有时会引发更大震级的地震。

目前与水力压裂有关联的地震最严重的一次发生在加拿大,震级达到4.6级。在美国俄克拉荷马州,多种工业活动在同时展开,包括石油和天然气生产、废水处理和水力压裂。在那里,曾发生震级高达5.7级的地震令摩天大厦出现晃动,那些大厦其实在地震发生很久以前便已建造。未来,如果这种地震因为人为因素而在欧洲发生,可能会有数个国家的首都城市感受到震感。

我们的研究显示,地热蒸汽和地热水的生产与墨西哥塞罗普列托地热田最高为6.6级的地震的发生有关。从自然过程来看,地热能并不是可再生能源,因此必须要给地下重新注入水来确保持续的供应。这一过程似乎比生产过程更容易引起地震。目前有很多给钻井注水的活动伴有震群的案例,如在加州盖沙斯发生的震群。

其它注入地下的材料也会引起地震活动,其中包括二氧化碳和天然气。近期在一个被弃的旧海上油田存储西班牙25%的天然气需要量的项目,直接引发活跃的地震活动,地震震级最高达到4.3级。这给公共安全带来的威胁,使得该规模达18亿美元的美国项目必须废弃。

对未来的启示

如今,大型工业项目引起的地震不再让人感到惊讶,甚至不会引发质疑声。相反,一旦发生地震,人们往往会倾向于怪责于某个工业项目。2008年,中国四川省阿坝藏族羌族自治州汶川县发生8级大地震,造成约9万人死亡,摧毁超过100个城镇,导致大量的房屋、公路和大桥坍塌。当时,人们的目光很快就转向了该地区附近的紫坪铺大坝,该大坝的水库在地震发生几个月前才刚注满,尽管该地震和该水库之间的关联性还没有得到确证。

科学家们认为的引发地震所需的最低应力载荷正在稳步下降。中国蓄水10立方英里的三峡大坝被指与震级最高为4.6级的地震活动有关,目前正受到密切的监视。

科学家们如今面临着一些令人兴奋的挑战。地震能够引起“蝴蝶效应”:小小的变化也能够产生巨大的影响。因此,不仅仅是人类过多的活动能够给地球地壳带来压力,再增加一点点压力都有可能成为压垮骆驼的最后一根稻草,引发大规模地震,释放地质断层上因数个世纪的地质作用所积聚的压力。那些压力会否在地震中自然释放出来,又或者这什么时候会发生,是一个很有挑战性的问题。

5级地震所释放的能量,与1945年投在日本广岛的原子弹相当。7级地震所释放的能量相当于人类迄今为止测试过的最大的核武器——1961年苏联进行的沙皇炸弹试验。引发这种地震的可能性很低,但它一旦发生,后果不堪设想。这带来了健康与安全问题。然而,不管是否有人类活动,罕见的大地震都是我们所在的富有活力的星球的一部分。

我们的研究表明,限制潜在地震的规模唯一可循证的方法,可能就是限制工业项目本身的规模。在实践中,这意味着减小矿井和水库的规模,少挖掘矿物,少从油气田开采油气,钻井要更浅些,注入的流体要更少。我们必须要在满足日益增长的能源需求和确保每一个独立项目的风险在可接受范围内之间取得平衡。

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发表于 2-14-2017 01:12 PM | 显示全部楼层
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