愈加频繁的地震来自人类

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  最近几十年,地球上的大地震时有发生,中小级别的地震更是不计其数。在2010~2012这三年间,美国地震信息中心监测到了超过300次的3级以上地震,平均起来一年就有超过100次。而在1967年~2000年期间,发生3级以上地震的频率仅为每年21次,也就是说,最近10年之中,美国地震发生的频率翻了5倍。

  如此之多的地震发生频率令人不安,这究竟是地壳活动的结果还是人类活动的结果呢?

  

  一口水井引发的灾难

  美国地震信息中心的科学家们行动起来了,他们开始分析手中所掌握的大量数据材料,希望通过地震频率的变化找出可能引发这些变化的原因,幸运的是,没过多久他们便发现了线索——地震发生区域与设置深层废水处理井的位置有着惊人的一致。这似乎预示着二者间必然有着某种联系。

  深层废水处理井其实相当常见。在人类的生产活动中,比如从含有石油和天然气的岩石结构中将之提取出来,或是利用水力压裂法将水压进岩石结构刺激石油或天然气向油气井运动时,会额外地产生许多盐碱水或是被化学物质污染的废水。如果不加处理将它们直接排放出去,很容易就会污染干净的淡水资源,因此必须想方法对这些废水进行处理。而最简单也是最经济的方法,就是将这些废水注入更深的地层,只要注入的位置远比所有含有饮用水源的淡水层都深,就不用担心水源会被污染了。而深层废水处理井正是被设计用来注入废水的。

  一般来说,将废水注入地层深处,给地表内部增加的压力,顶多会引起小得令人难以察觉的“微型地震”,并不会产生什么严重的破坏。但是,如果这些废水处理井刚好被设置在地质断层附近,那就不太妙了。因为地质的断层本身就比一般的地质结构要脆弱,如果在这附近有过大的压力,断层便可能会被破坏,进而引发地震。因此说是一口水井引发一场地震似乎也并不为过。

  新型能源惹大祸

  除了这种将水注入地层引起压力变化的废水处理井,还有没有其他什么人类活动会引发地震呢?答案不仅是肯定的,而且还绝对是出乎所有人所预料的呢!

  在石油和天然气这些不可再生资源面临被开采殆尽的危险时,太阳能、风能、水能等可再生又无污染的能源开始受到人们的重视和追捧。在有意寻求更多更易利用的可再生能源时,人们自然地想到了蕴含在地球内部的巨大能量——地热能。

  地热能,顾名思义就是来自于地球内部的可再生热能,它起源于地球内部熔融岩浆和放射性物质的衰变所释放的热量。高温的熔岩将附近的地下水加热,这些加热了的水涌至离地面1至5公里的地壳处,成为人类可资利用的热能。由于地热能是一种无污染的清洁能源,同时还拥有储量大(比人类所利用的能量总量还多)、可再生的优点,因此成为了人类的“新宠”,许多地区纷纷建起地热发电厂,来替代传统的燃煤发电厂。

  地热发电,就是将高温的地热水蒸气抽出地面,推动涡轮机转动,从而发电。在这过程中,将一部分未利用的蒸汽或者废气经过冷凝器处理还原为水回灌到地下,使其再次进入到地下水环系统,以便重复利用。

  

  事实上,地热发电厂远比深水处理井更加危险,因为它有着从地底抽水和向地底注水两个会改变地下结构压力的过程。而且在同一地区循环作业,明显会对这一地区的地质结构产生深刻的影响。虽然一般来说并不会造成地震,但是如果恰逢这一地区地下有断层,那么将很有可能以使断层破裂,造成地震。美国地震信息中心的科学家在对比一些断层区的数据时就发现,从2001年起,地热发电厂建立的数量与当地中小型地震的频率呈正相关型稳定增长。无疑,地热发电厂的发电过程就是这些地震发生的导火索。

  难以痊愈的伤疤

  细心的读者一定发现了,无论是因为向地下注入废水还是从地底向出抽水,一般来说都不会引发地震,除非刚好破坏了断层。那么断层在地震中又扮演了什么角色呢?

  我们都知道,地球的地壳是在不断运动的。在地壳运动的过程中,会产生强大的压力和张力,一旦这些力的强度超过岩层本身的强度,便会对岩石产生破坏,导致岩层断裂并移位,这就形成了断层。像东非大裂谷这样的奇观实际上就是一种大的断层,而小的断层则或许只有几十厘米大小。那么断层和地震有什么关系呢?原来,地壳断块沿断层的突然运动,是引发地震的一个主要原因。

  但是人们往往有一个疑问,既然一个地方已经是断层了,说明当时这个地方发生过岩层断裂,其中的压力和张力已经被释放出去了,那么这个地方不是应该是最安全的地方吗?为什么反而这里还容易发生地震呢?

  其实,这种想法是过去研究中的一个误区,人们往往认为,一个地方经过地震后,想要再次蓄积足够的压力和张力引发另一场地震,需要几十年甚至更长的时间来进行自我修复。但是事实上,地球的“自愈”功能却强得超出我们的想象。

  

  2008年的汶川大地震之后,科学家们在当地的龙门山断裂带钻了一个深达1201米的钻孔,用来观察断裂的“愈合”过程。结果出乎科学家们的意料,本来以为需要几十年甚至上百年才能恢复的断层,只用了短短两年,就奇迹般地“愈合”了,至少看上去是“完全康复”了,这就意味着,两年时间,这里的断层就有了再一次造成大地震的能力。

  更糟糕的是,虽然断层已经“愈合”了,但是就像是人们身上的旧伤一样,比起原本完好无损的地方,还是有很大差距的。即使在遥远的地方发生的强烈地震也同样有可能导致断层“旧伤复发”,再次发生地震。因此这时的断层反而更具危险性——它拥有产生地震的能力,且极易被诱发。这就解释了为什么人类活动改变断层区的压力如此容易导致地震的发生,因为断层本来就是地球身上的旧伤,真是禁不起太多碰撞。

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