兩天內(nèi)接連發(fā)生三次4級(jí)以上地震后，四川省自貢市榮縣叫停當(dāng)?shù)仨?yè)巖氣開(kāi)采作業(yè)。頁(yè)巖氣的勘探開(kāi)采會(huì)增加地震風(fēng)險(xiǎn)嗎？答案是肯定的，這一觀點(diǎn)在學(xué)術(shù)界基本已得到統(tǒng)一。但單就榮縣近日的三次地震而言，目前尚沒(méi)有充足的理由和數(shù)據(jù)得出“由頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)導(dǎo)致”的結(jié)論。

2月25日，在四川省自貢市榮縣高山鎮(zhèn)，武警四川總隊(duì)自貢支隊(duì)官兵參與現(xiàn)場(chǎng)救援。圖自視覺(jué)中國(guó)

頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)之所以易誘發(fā)地震，要從其特殊的開(kāi)采方式說(shuō)起。

顧名思義，頁(yè)巖氣是從頁(yè)巖層中開(kāi)采出來(lái)的天然氣，主體位于暗色泥頁(yè)巖或高碳泥頁(yè)巖中，是一種非常規(guī)天然氣。經(jīng)過(guò)上億年沉積演化后，天然氣以吸附或游離狀態(tài)儲(chǔ)存、“幽禁”在頁(yè)巖的孔隙里。頁(yè)巖既是天然氣生成的源巖，也是聚集和保存天然氣的儲(chǔ)層和蓋層。

為了將這些藏匿于縫隙中的油氣“擠出”，須采用水力壓裂技術(shù)——開(kāi)采頁(yè)巖資源通常要先打直井到幾千米的地下，再向水平方向鉆進(jìn)數(shù)百米到上千米，并將大量摻入化學(xué)物質(zhì)的高壓水流注入頁(yè)巖層進(jìn)行液壓碎裂，人為造成縫隙、“撬開(kāi)”巖層，從而讓石油或天然氣順著井筒流到地表。數(shù)十年來(lái)，水力壓裂法在北美的普及助推了北美頁(yè)巖油氣繁榮，由此帶來(lái)的海量頁(yè)巖氣在拉低北美氣價(jià)的同時(shí)也讓美國(guó)成為天然氣凈出口國(guó)。這一技術(shù)同樣被應(yīng)用在四川地區(qū)的頁(yè)巖氣開(kāi)采中。

水力壓裂示意圖

四川盆地是國(guó)內(nèi)天然氣最富集的三大盆地之一。該地區(qū)頁(yè)巖氣埋藏深度比較深，一般在2000米到3000米之間，榮縣地區(qū)位于“長(zhǎng)寧—榮縣—威遠(yuǎn)國(guó)家級(jí)頁(yè)巖氣產(chǎn)業(yè)示范區(qū)”范圍內(nèi)，是四川盆地內(nèi)頁(yè)巖氣的最佳儲(chǔ)層區(qū)。

據(jù)四川日?qǐng)?bào)報(bào)道，榮縣發(fā)科局發(fā)言人在2月25日晚間舉行的發(fā)布會(huì)上介紹了榮縣頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)項(xiàng)目情況：截至目前，榮縣境內(nèi)已新建15個(gè)平臺(tái)，39口井開(kāi)鉆，其中25口已完鉆，10口投產(chǎn)。先期開(kāi)發(fā)主要在榮縣旭陽(yáng)鎮(zhèn)、雙石鎮(zhèn)、望佳鎮(zhèn)、過(guò)水鎮(zhèn)、高山鎮(zhèn)、樂(lè)得鎮(zhèn)6個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)，均距榮縣主城區(qū)5-10千米范圍內(nèi)，井深垂直3.4千米，水平走向1.7千米。

2月24日、25日兩天，榮縣連續(xù)發(fā)生三起地震，震級(jí)分別為4.7級(jí)、4.3級(jí)、4.9級(jí)，震源深度均為5千米。從震源深度來(lái)看，與官方披露的頁(yè)巖氣開(kāi)采深度并不一致。單從這個(gè)角度而言，很難判定地震與頁(yè)巖氣開(kāi)采有直接的關(guān)系，兩者的關(guān)聯(lián)性仍待詳細(xì)數(shù)據(jù)支撐。

榮縣要求頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)企業(yè)暫停開(kāi)采作業(yè)，并非默認(rèn)開(kāi)采導(dǎo)致了地震，而是“因地震安全原因和安全生產(chǎn)需要?！?

學(xué)術(shù)界對(duì)水力壓裂法和地震之間的關(guān)系，以及該技術(shù)潛在的其他風(fēng)險(xiǎn)早有研究。最著名的案例便是美國(guó)主要頁(yè)巖油氣產(chǎn)地俄克拉何馬州的地震頻次提高。

自有記錄以來(lái)，1975年至2008年，俄克拉何馬州每年最多發(fā)生3起3.0級(jí)以上的地震。從2009年開(kāi)始，3級(jí)以上地震次數(shù)不斷猛增。2009年20起，2010年35起，2011年64起。2012年回落至35起，但2013年反彈至109起，2014年達(dá)到585起。2016年9月，該州中北部發(fā)生5.6級(jí)地震，為該州有記錄以來(lái)最強(qiáng)地震。

彼時(shí)，斯坦福大學(xué)研究人員曾在美國(guó)《科學(xué)進(jìn)展》雜志上發(fā)表報(bào)告稱，俄克拉何馬州之所以變得地震頻發(fā)，主要原因是當(dāng)?shù)仄髽I(yè)把用水力壓裂法開(kāi)采油氣時(shí)產(chǎn)生的大量含鹽廢水回注到地球深處沉積層。

來(lái)自中國(guó)石油西南油氣田公司的余婷婷等人于2013年發(fā)表的《頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)面臨的環(huán)保挑戰(zhàn)及建議》一文提出，大面積規(guī)?；_(kāi)采頁(yè)巖氣引起斷層活化，進(jìn)而可能誘發(fā)地震和滑坡等地質(zhì)災(zāi)害。2012年4月，美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局公布的一份報(bào)告稱，從阿拉巴馬州到北方落基山脈的美國(guó)中西部地區(qū)近十年來(lái)地震頻發(fā)“幾乎可以肯定是人為的”，其中石油和天然氣鉆探活動(dòng)，尤其是頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)使用的水力壓裂法以及該方法涉及的廢水處理井都同地震次數(shù)增加有關(guān)。

上文還舉例稱，德克薩斯大學(xué)和南衛(wèi)理工會(huì)大學(xué)的地震學(xué)家所做的研究表明：美國(guó)德克薩斯州克利本小鎮(zhèn)2008—2009年間的地震與巴奈特頁(yè)巖（Barnett shale）開(kāi)發(fā)過(guò)程中的水力壓裂沒(méi)有決定性關(guān)系，但將氣井生產(chǎn)產(chǎn)生的大量含鹽地層水注入回注井可能會(huì)誘發(fā)附近的地震活動(dòng)。

在加拿大西部一些地區(qū)，油氣開(kāi)采過(guò)程中的水力壓裂誘發(fā)了許多小地震及中地震。2016月11月，加拿大卡爾加里大學(xué)教授David Eaton和博士后鮑學(xué)偉在頂級(jí)學(xué)術(shù)期刊《Science》上發(fā)表題為“Fault activation by hydraulic fracturing in western Canada”（加拿大西部水力壓裂引發(fā)的斷層活化）的最新研究，解釋了水力壓裂誘發(fā)地震的機(jī)制。兩位研究者對(duì)2014年12月到2015年3月間加拿大西部地區(qū)阿爾特拉Fox Creekfu附近發(fā)生的中小型地震和6個(gè)水力壓裂作業(yè)點(diǎn)進(jìn)行了追蹤，并對(duì)水力壓裂作業(yè)點(diǎn)附近的已有斷層結(jié)構(gòu)進(jìn)行高清解析，發(fā)現(xiàn)水平井壓裂活化斷層的兩種不同過(guò)程：(1)滲入附近斷層的壓裂流體增加其孔隙壓強(qiáng)；(2)水力壓裂本身造成的地應(yīng)力變化。

那么，上述研究結(jié)論能推導(dǎo)出水力壓裂和注水直接引發(fā)了四川榮縣的近三次地震嗎？只能說(shuō)不排除兩者有關(guān)，但頁(yè)巖氣開(kāi)采是最近地震的決定性因素嗎？仍然無(wú)法確定。

三次地震發(fā)生后，中國(guó)地震臺(tái)網(wǎng)中心和四川省地震預(yù)報(bào)研究中心專家分析認(rèn)為，榮縣連發(fā)地震的原因主要有兩個(gè)方面：一是榮縣屬于四川中等地震活動(dòng)區(qū)域。震中附近100千米范圍內(nèi)有較小規(guī)模的斷裂9條，其中距震中最近的斷裂為長(zhǎng)山鎮(zhèn)斷裂，距離僅約15千米。自1970年四川地震臺(tái)網(wǎng)有記錄以來(lái)，震中附近50千米范圍內(nèi)發(fā)生4.0級(jí)以上地震5次，最大為1985年3月29日自貢4.8級(jí)地震。二是近期屬于四川地震的相對(duì)活躍期。四川地震活動(dòng)在時(shí)間上具有一定的規(guī)律性，目前四川地震活動(dòng)處于相對(duì)頻繁和強(qiáng)烈的時(shí)期，榮縣地區(qū)近幾年來(lái)也出現(xiàn)小震持續(xù)活躍。

四川省地震局專家對(duì)此解釋說(shuō)，根據(jù)地震波記錄和震源機(jī)制解，還無(wú)法確定地震與當(dāng)?shù)毓I(yè)開(kāi)采的關(guān)系。從目前的地震波分析來(lái)看，地震與該地區(qū)的背斜構(gòu)造，特別是與一些小斷裂有關(guān)?！斑€需要進(jìn)行更多更深入的研究，才能確定人類活動(dòng)和地震的關(guān)系。從目前的波形記錄和震源機(jī)制解來(lái)看，榮縣地震屬于構(gòu)造性地震?！睒?gòu)造地震也稱“斷層地震”，由地殼（或巖石圈，少數(shù)發(fā)生在地殼以下的巖石圈上地幔部位）發(fā)生斷層而引起。地殼(或巖石圈)在構(gòu)造運(yùn)動(dòng)中發(fā)生形變，當(dāng)變形超出了巖石的承受能力，巖石就發(fā)生斷裂，在構(gòu)造運(yùn)動(dòng)中長(zhǎng)期積累的能量迅速釋放，造成巖石振動(dòng)，從而形成地震。

此外，果殼網(wǎng)地質(zhì)學(xué)科普作者“云舞空城”認(rèn)為，兩天三次震級(jí)相似的地震很正常，一次“地震序列”除了一個(gè)主震加若干個(gè)小余震的類型外，還有雙主震型地震、震群型地震等。最近兩三天發(fā)生在自貢及周邊的地震實(shí)質(zhì)上都屬于一場(chǎng)地震。

最后，既然頁(yè)巖氣水力壓裂開(kāi)發(fā)有潛在的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)、開(kāi)采成本成本又高，為何還要選擇頁(yè)巖氣？2018年，中國(guó)超過(guò)日本成為世界最大的天然氣進(jìn)口國(guó)，對(duì)外依存度升至45%左右，且今年還將繼續(xù)上升。要實(shí)現(xiàn)與中國(guó)天然氣消費(fèi)增長(zhǎng)前景相匹配的“力爭(zhēng)到2020年底前國(guó)內(nèi)天然氣產(chǎn)量達(dá)到2000億立方米以上”目標(biāo)，非常規(guī)天然氣是必要組成部分，其開(kāi)發(fā)無(wú)法忽視。

（澎湃新聞?dòng)浾?楊漾）