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自贡荣县地震后需暂停页岩气开采吗?

已有 38549 次阅读 2019-2-26 23:53 |个人分类:热点关注|系统分类:科研笔记| 荣县地震, 页岩气开采

据中国地震台网测定,2019224538分、225840分、2251315分,荣县分别发生4.7级、4.3级、4.9级地震,震源深度均为5km225日晚上,自贡荣县召开地震新闻发布会【1】,荣县政府发布最新消息:因地震安全原因和安全生产需要,页岩气开发企业已暂停开采作业。

咱是干什么就吆喝什么,这些地震一发生,咱第一时间就知道了,因为其震级较小,不想写博文评述之。然而,25日晚上某老领导打电话给咱,说想知道是不是因为荣县、威远一带的页岩气开采(图1)诱发了这些地震,希望听听咱的意见。咱一向是尊重领导的老好人,再者也有网友雷先生问类似的问题,那就遵旨吧。

那么,荣县地震与页岩气开采有因果关系吗?暂停开采作业是明智之举吗?

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1 页岩气开采示意图(来自网络,无商业目的,在此致谢!)

要合理回答上述问题,并非易事,咱就先从这些地震发生在哪个地震区说起吧。

这些地震发生在西昌地震区(图2)【2-3】,该区自1974年大关MS7.16.75前震发生后,基本处于临界状态(图3),我们预测该区未来会有MS7.8左右的标志性地震发生。那么,近期荣县地震是不是锁固段破裂发生的地震呢?我们确定的该区最小有效性震级为Mv=MS6.1,这意味着不小于Mv的地震为锁固段破裂所致,而低于Mv的地震为锁固段或非锁固段破裂所致,因此单独从震级上看无法判明县地震是锁固段破裂引起的还是非锁固段破裂引起的。据1850912西昌MS7.5地震后不小于Mv地震的震中位置推断,当前锁固段分布位置应在西昌-马边一带;再者,从该区锁固段地震的震源深度来看,其通常不小于10km。因此,可推断县地震是盖层断裂或基底断裂中的非锁固段(承载力远低于锁固段但高于断层中的软弱介质)破裂所致,其不影响西昌地震区未来标志性地震的发生。从有关研究看,自贡一带盖层断裂或基底断裂活动引发非锁固段破裂发震的震级较小,一般不超过MS5.8

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2 西昌地震区及邻近地震区地震构造图 

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误差修正后西昌地震区公元前26.3.26-2019.2.26之间

MS≥6.1地震的CBS与时间关系

因西昌地震区未来有标志性地震发生,所以不管是锁固段还是非锁固段,在加载下会时常破裂发生地震。事实上,每个地震区主震发生前,在活动断裂(包括活动隐伏断裂)及其附近发生一定规模的地震,都是正常的事情,不必惊讶。

为避免混淆和便于讨论问题,先定义下地震类型。由活动断裂运动导致的地震为构造地震;由其他因素(如流体)作用使断裂“活化”引发的地震为诱发地震;由人类工程活动导致的地震为人工地震,如页岩气开采时水力压裂导致页岩破裂发生的地震。

接着向狄阁老学习,采用排除法。因荣县一带采场的页岩气开采深度小于3.5km,采场距荣县主县城约5-10km,而荣县地震的震源深度为5km。因此,可排除荣县地震是水力压裂直接导致的页岩破裂所致,即荣县地震不为人工地震。采场水力压裂时,所能导致的小震震级一般不超过ML3.0,这样小的地震引起的应力重分布范围有限;压裂区引起的应力重分布范围也在有限范围;小震地震波的作用也极其有限【4】。因此,这些因素不可能触发较远的荣县地震。

然而,如果压裂注入流体能渗透到发震断裂中,对地震的发生起何种作用呢?这些地震是构造地震还是诱发地震呢?

先从流体对活动断裂发震的作用说起。如果流体能渗入到非富含水的活动断裂内,且对锁固段和非锁固段破裂起作用,那么只可能有两种主要作用:(1)降低其强度;(2)加速其破裂(即某个加载步下发生的地震多一些)。这意味着地震的频率增高、震级减小。相对而言,没有流体作用时,地震的频率低、震级较大(图4)。因为震级是影响破坏烈度的主要因素,所以从总体上衡量,流体参与导致的地震,相对危害较小,即弊端”相对小一些。

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4 三轴压缩下自然状态与饱水状态砂岩的声发射能率变化特征(杨睿,2016

可看出饱水状态下砂岩的破裂事件能级(震级),均比自然状态砂岩的能级小。

大家晓得,渗透能力取决于渗透率、距离和时间,但在这么短的时间(约从2014年算起)内,采场注入流体能跨越数公里渗透到发震断裂内,谈何容易!当然,目前这还是笔糊涂账,感兴趣的童靴可找时间算算。

为剖析围绕威远油气藏构造的地震活动性特征,以断裂为约束条件,在西昌地震区内划分了自贡研究区(图2)。数据处理时,以1896214日(从该日起该研究区有地震记载)至2019226日为时间窗口, 选取MS4.75为最小完整性震级。由图5所示MS-t图和图6所示N-t可看出,页岩气开采后研究区地震活动性呈现低于历史最高水平的活动特征,并未出现异常情况,故初步推测属于构造地震。 

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5 自贡研究区1896.2.14-2019.2.26之间地震震级(MS)与时间(t关系 

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6 自贡研究区1896.2.14-2019.2.26之间年地震数量(N)与时间(t关系

为精细探究荣县——自贡——富顺一带的地震活动性变化规律,在研究区中划分了一个小区域(图2研究区中的黑虚线圆圈)。从该小区域的地震目录知,其在页岩气开发前曾发生多次不小于MS4.75地震(图7),最大一次为1896214日富顺MS5.75地震,表明沿该带存在隐伏断裂且其是活动断裂。此外,可看出沿该带间隔一段时间就会发生一次不小于MS4.75地震,荣县地震未呈现“另类”地震活动性。该小区域较大地震的频发表明,在构造应力加载下隐伏活动断裂中的非锁固段损伤起码已进入了裂纹起裂点后并不需要外部流体的作用让其活化”发震;再者,从有关研究来看,四川盆地自贡一带盖层断裂或基底断裂上部一般富含水,即使注入流体能增加些许含水量,其对地震活动性的影响也微乎其微。再退一步说,即使注入流体能影响活动断裂内锁固段和非锁固段的破裂,但由于活动断裂运动受板块挤压驱动,且运动加载导致锁固段和非锁固段破裂发生地震,故注入流体仅可能在某种程度上影响地震的频率和强度特征,其本质上仍属于构造地震。基于上述分析,可认为不管注入流体是否进入盖层或基底发震断裂内,近期的荣县地震属于构造地震。

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7 小区域1896.2.14-2019.2.26之间地震震级(MS)与时间(t关系

综上,暂停页岩气开采并不能阻止构造地震的发生,反而或有较大的弊端”,不如两者相害取其轻,建议恢复开采促进经济可持续发展吧。

需强调的是,关注荣县地震意义不大,应密切关注的是西昌地震区未来的标志性地震。该震一旦发生,不仅近邻震中的地区会有严重损失,更可怕的是区内溪洛渡水电站可能会造成雪上加霜的惨剧。估计大坝本身抗震问题不大,但地震滑坡激起的涌浪和可能形成的堰塞湖严重影响大坝的安全性,不容小觑,万一出事儿,后果不可想象。嗯,紧抓防震减灾措施,加强有关地震逃生科普宣传,才能减轻未来大地震造成的惨重损失啊。

参考

【1】荣县官方发布:因地震安全原因和安全生产需要 页岩气开发企业已暂停开采作业

https://baijiahao.baidu.com/s?id=1626442612377802889&wfr=spider&for=pc

2西昌地震区的级别提升了

http://blog.sciencenet.cn/blog-575926-951953.html

3西昌地震区主要断层的闭锁特征

http://blog.sciencenet.cn/blog-575926-1029127.html

4扰动作用下孕震系统的稳定性

http://blog.sciencenet.cn/home.php?mod=space&uid=575926&do=blog&id=1164161

其他(略)

相关:

浅谈流体注入诱发地震的机理

http://blog.sciencenet.cn/blog-575926-1123257.html



http://blog.sciencenet.cn/blog-575926-1164427.html

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