愈加頻繁的地震來自人類

叔孫通

最近幾十年，地球上的大地震時有發(fā)生，中小級別的地震更是不計其數(shù)。在2010～2012這3年間，美國地震信息中心監(jiān)測到了超過300次的3級以上地震，平均起來一年就有超過100次。而在1967年至2000年期間，發(fā)生3級以上地震的頻率僅為每年21次，也就是說，最近10年之中，美國地震發(fā)生的頻率翻了5倍。

如此之多的地震發(fā)生頻率令人不安，這究竟是地殼活動的結果還是人類活動的結果呢？

一口水井引發(fā)的災難

美國地震信息中心的科學家們行動起來了，他們開始分析手中所掌握的大量數(shù)據(jù)材料，希望通過地震頻率的變化找出可能引發(fā)這些變化的原因，幸運的是，沒過多久他們便發(fā)現(xiàn)了線索——地震發(fā)生區(qū)域與設置深層廢水處理井的位置有著驚人的一致。這似乎預示著二者間必然有著某種聯(lián)系。

深層廢水處理井其實相當常見。在人類的生產活動中，比如從含有石油和天然氣的巖石結構中將之提取出來，或是利用水力壓裂法將水壓進巖石結構刺激石油或天然氣向油氣井運動時，會額外地產生許多鹽堿水或是被化學物質污染的廢水。如果不加處理將它們直接排放出去，很容易就會污染干凈的淡水資源，因此必須想方法對這些廢水進行處理。而最簡單也是最經濟的方法，就是將這些廢水注入更深的地層，只要注入的位置遠比所有含有飲用水源的淡水層都深，就不用擔心水源會被污染了。而深層廢水處理井正是被設計用來注入廢水的。

一般來說，將廢水注入地層深處，給地表內部增加的壓力，頂多會引起小得令人難以察覺的“微型地震”，并不會產生什么嚴重的破壞。但是，如果這些廢水處理井剛好被設置在地質斷層附近，那就不太妙了。因為地質的斷層本身就比一般的地質結構要脆弱，如果在這附近有過大的壓力，斷層便可能會被破壞，進而引發(fā)地震。因此說是一口水井引發(fā)一場地震似乎也并不為過。

新型能源惹大禍

除了這種將水注入地層引起壓力變化的廢水處理井，還有沒有其他什么人類活動會引發(fā)地震呢？答案不僅是肯定的，而且還絕對是出乎所有人所預料的呢！

在石油和天然氣這些不可再生資源面臨被開采殆盡的危險時，太陽能、風能、水能等可再生又無污染的能源開始受到人們的重視和追捧。在有意尋求更多更易利用的可再生能源時，人們自然地想到了蘊含在地球內部的巨大能量——地熱能。

地熱能，顧名思義就是來自地球內部的可再生熱能，它起源于地球內部熔融巖漿和放射性物質的衰變所釋放的熱量。高溫的熔巖將附近的地下水加熱，這些加熱了的水涌至離地面1至5公里的地殼處，成為人類可資利用的熱能。由于地熱能是一種無污染的清潔能源，同時還擁有儲量大（比人類所利用的能量總量還多）、可再生的優(yōu)點，因此成為人類的“新寵”，許多地區(qū)紛紛建起地熱發(fā)電廠，來替代傳統(tǒng)的燃煤發(fā)電廠。

地熱發(fā)電，就是將高溫的地熱水蒸氣抽出地面，推動渦輪機轉動，從而發(fā)電。在這過程中，將一部分未利用的蒸汽或者廢氣經過冷凝器處理還原為水回灌到地下，使其再次進入到地下水環(huán)系統(tǒng)，以便重復利用。

事實上，地熱發(fā)電廠遠比深水處理井更加危險，因為它有著從地底抽水和向地底注水兩個會改變地下結構壓力的過程。而且在同一地區(qū)循環(huán)作業(yè)，明顯會對這一地區(qū)的地質結構產生深刻的影響。雖然一般來說并不會造成地震，但是如果恰逢這一地區(qū)地下有斷層，那么將很有可能以使斷層破裂，造成地震。美國地震信息中心的科學家在對比一些斷層區(qū)的數(shù)據(jù)時就發(fā)現(xiàn)，從2001年起，地熱發(fā)電廠建立的數(shù)量與當?shù)刂行⌒偷卣鸬念l率呈正相關型穩(wěn)定增長。無疑，地熱發(fā)電廠的發(fā)電過程就是這些地震發(fā)生的導火索。

難以痊愈的傷疤

細心的讀者一定發(fā)現(xiàn)了，無論是因為向地下注入廢水還是從地底向出抽水，一般來說都不會引發(fā)地震，除非剛好破壞了斷層。那么斷層在地震中又扮演了什么角色呢？

我們都知道，地球的地殼是在不斷運動的。在地殼運動的過程中，會產生強大的壓力和張力，一旦這些力的強度超過巖層本身的強度，便會對巖石產生破壞，導致巖層斷裂并移位，這就形成了斷層。像東非大裂谷這樣的奇觀實際上就是一種大的斷層，而小的斷層則或許只有幾十厘米大小。那么斷層和地震有什么關系呢？原來，地殼斷塊沿斷層的突然運動，是引發(fā)地震的一個主要原因。

但是人們往往有一個疑問，既然一個地方已經是斷層了，說明當時這個地方發(fā)生過巖層斷裂，其中的壓力和張力已經被釋放出去了，那么這個地方不是應該是最安全的地方嗎？為什么反而這里還容易發(fā)生地震呢？

其實，這種想法是過去研究中的一個誤區(qū)，人們往往認為，一個地方經過地震后，想要再次蓄積足夠的壓力和張力引發(fā)另一場地震，需要幾十年甚至更長的時間來進行自我修復。但是事實上，地球的“自愈”功能卻強得超出我們的想象。

2008年的汶川大地震之后，科學家們在當?shù)氐凝堥T山斷裂帶鉆了一個深達1201米的鉆孔，用來觀察斷裂的“愈合”過程。結果出乎科學家們的意料，本來以為需要幾十年甚至上百年才能恢復的斷層，只用了短短兩年，就奇跡般地“愈合”了，至少看上去是“完全康復”了，這就意味著，兩年時間，這里的斷層就有了再一次造成大地震的能力。

更糟糕的是，雖然斷層已經“愈合”了，但是就像是人們身上的舊傷一樣，比起原本完好無損的地方，還是有很大差距的。即使在遙遠的地方發(fā)生的強烈地震也同樣有可能導致斷層“舊傷復發(fā)”，再次發(fā)生地震。因此這時的斷層反而更具危險性——它擁有產生地震的能力，且極易被誘發(fā)。這就解釋了為什么人類活動改變斷層區(qū)的壓力如此容易導致地震的發(fā)生，因為斷層本來就是地球身上的舊傷，真是禁不起太多碰撞。