“交通灯”系统及其在诱发地震监测中的应用

邱宇 房立华 王蕊嘉 范莉苹 蒋长胜

1)中国地震局地球物理研究所，北京 100081 2)中国地震局震源物理重点实验室，北京 100081 3)新墨西哥大学，阿尔伯克基 87131

0 引言

近年来，随着经济社会发展，人类对能源需求日益增大，伴随着技术进步，能源开发从传统方法扩展到页岩气压裂、地热资源开发、天然气储气库调峰、水库蓄水发电等，随之而来的是诱发地震频次的增加和灾害的日益严重，引起了社会公众的广泛关注(Healy et al，1968；Nicholson et al，1990；Giardini，2009，Suckale，2009、2010；Ellsworth，2013；Cesca et al，2014；Keranen et al，2014；Guglielmi et al，2015；Mignan et al，2015；Van Thienen-Visser et al，2015；Shirzaei et al，2016；White et al，2016；Yang et al，2017；Tang et al，2018；Porter et al，2019；Zhou et al，2019；Verdon et al，2021)。尽管目前对有些地震活动是否与工业开采存在直接联系还存在较大争议，但相比于历史地震活动，这些工业活动区域的地震频次逐渐呈增加趋势(雷兴林等，2020)，甚至在一些原本构造地震很少或是几乎没有的地方，也发生了许多地震，例如美国俄克拉荷马州和得克萨斯州、加拿大阿尔伯塔省、荷兰格罗宁根、法国、英国、韩国浦项等国家和地区。

在各类工业开采活动中，以水力压裂技术为主的页岩气和石油开采引起了更多的关注(Healy et al，1968；Nicholson et al，1990；Suckale，2009)。自1947年水力压裂技术开始实践，到2009年前后在水平井中大规模应用(Dusseault et al，2011)，北美地区现已在180多万口井中应用此技术(Nicholson et al，1992)。在高压下注入大量流体，通常能够诱发地下深层的地震活动(Davis et al，1993；Majer et al，2007；Eaton，2018)。加拿大地质调查局(GSC)认为页岩气水力压裂与诱发地震存在一定的关联性(Kao et al，2016)。美国地质调查局USGS(Rubinstein et al，2015)和一些研究者(Keranen et al，2013；Rubinstein et al，2015；Walsh et al，2015)认为，油气开采过程中产生的废水增压注入或直接注入废水井，是产生大部分诱发地震的主要原因，如2011年俄克拉荷马州MW5.7地震(Keranen et al，2013)和2016年俄克拉荷马州ML5.8地震(Foulger et al，2018)。……