注水誘發地震的研究進展

黃元敏 馬勝利 李曉慧

摘要：

研究注水誘發地震的特征、發生機理和最大可能震級等對開展誘發地震的預防、危險性評價、減災策略制定等方面的工作具有重要意義。文章系統地梳理了國內外關于注水誘發地震研究的主要認識和分歧。結果表明：（1）誘發地震的最大可能震級由斷層大小和應力狀態等地質條件決定，受注水壓力和累積注水量等參數的影響;（2）識別誘發地震的可靠方法取決于地震和注水之間的時空相關性，統計模型的參數以及斷層活化分析等一系列證據鏈條;（3）當斷層與流體儲層之間存在水力連接時，孔隙壓力擾動是誘發地震的主要發生機制，反之巖石基質體積變形引起的孔隙彈性應力變化主導了誘發地震的過程。此外，注水誘發的穩定滑動傳播到斷層的孕震部分、流體的化學作用和小地震級聯觸發效應也可能在注水誘發地震中發揮重要的作用。研究結果將為注水誘發地震機理研究和減輕破壞性誘發地震災害提供一定的科學參考。

關鍵詞：

誘發地震; 地震活動特征; 誘發機理; 最大震級

中圖分類號： P315????? 文獻標志碼：A?? 文章編號： 1000-0844（2023）02-0387-14

DOI：10.20000/j.1000-0844.20220708006

Research progress on injection-induced earthquakes

HUANG Yuanmin1，2， MA Shengli1， LI Xiaohui2

（1. State Key Laboratory of Earthquake Dynamics， Institute of Geology， CEA， Beijing 100029， China;

2. Guangdong Earthquake Agency， Guangzhou 510070， Guangdong， China）

Abstract：

The characteristics， mechanisms， and maximum possible magnitude of injection-induced earthquakes are important to study for induced earthquake prevention， risk assessment， and disaster reduction strategy formulation. This paper systematically collates the main understandings and disputes of injection-induced earthquake research at home and abroad. The results indicate that the maximum possible magnitude of an induced earthquake， which is affected by water injection parameters such as injection pressure and cumulative injection volume， is determined by geological conditions such as fault size and stress state. The reliable method for identifying induced earthquakes depends on a series of evidence chains， including the time-space correlation between earthquakes and water injection， the parameters of the statistical model， and the analysis of fault activation. When a hydraulic connection exists between the fault and the fluid reservoir， the pore pressure disturbance is the main induction mechanism; when the fluid pathway is unavailable， the change in pore elastic stress caused by the volume deformation of the rock matrix plays a dominant role. In addition， the chemical action of fluid and the triggering effect of small earthquakes may also play an important role in injection-induced earthquakes. This study provides a scientific reference for studying the mechanism of injection-induced earthquakes and the mitigation of destructive induced earthquake disasters.

Keywords：

induced earthquake; seismicity characteristics; induction mechanism; maximum earthquake magnitude

0 引言

眾所周知，地震是活動斷層在構造應力作用下突發失穩的結果。除了構造地震，人們早已知道水庫蓄水和工業廢水注入等人類活動也可以誘發地震活動，甚至誘發大到足以傷害基礎設施和人類財產的地震［1-5］。近年來，隨著經濟社會發展，人類對能源需求日益增大，伴隨著技術進步，能源開發從傳統方法擴展到頁巖氣壓裂、地熱資源開發、天然氣儲氣庫調峰等。在這些工業活動中，大規模高壓水被注入地下，勢必引起深部流體壓力增加和巖石變形，并有可能導致已存斷層活化，在一定條件下引起斷層的不穩定滑動，誘發地震活動甚至發生破壞性地震［3，5-15］。

目前，在世界多個地區都觀測到了注水等工業活動誘發的地震活動。如美國中東部的地震活動從2009年起顯著增強，發生了多次5級以上地震，研究表明這些地震與石油和天然氣作業的廢水處理有關［5，8，14，16］。加拿大西部沉積盆地的地震活動也隨頁巖氣開采水力壓裂的增加而顯著增強［9，17-20］。隨著工業廢水處理和頁巖氣開采的快速增長，我國的四川盆地也觀測到了顯著的誘發地震活動［3，12-13，21-23］。

相對于構造地震，注水誘發地震多發生在地震活動較弱的區域。由于發生中強地震的頻次較低，當地抗震設防和應急響應能力一般較弱，誘發地震引起的危害可能會超過天然地震［17］。如荷蘭格羅寧根地區近50年的天然氣開采導致土地沉降，誘發地震并導致建筑物損壞，促使當地居民搬離該地區［24］;韓國浦項的地熱開采誘發了2017年MW5.5地震，造成135名居民受傷，1 700多人轉移到緊急住所，損壞57 000座建（構）筑物［25］;四川盆地的頁巖氣開采誘發了2018年興文ML5.7地震，造成大規模滑坡，致使17人受傷、390座房屋嚴重損壞和9座房屋倒塌［13］。因此，如何平衡地下能源的安全開采與地震活動之間的關系，已成為一個重要的研究課題。

關于注水誘發地震，國內外已有大量的案例和機理研究，取得了許多重要的進展。但對于這一現象的許多關鍵問題仍未得到解答，如某些地震活動是否是誘發地震仍存在著爭論。雖然高壓流體注入被認為是誘發地震活動的主要“罪魁禍首”，但發生機理和最大誘發震級及其影響因素還存在著爭議。因此，本文從注水誘發地震活動特征、誘發機理，和最大可能震級等角度入手，系統梳理了國內外同行的研究進展，為開展注水誘發地震機理研究和防災策略制定提供科學參考。

1 工業注水與誘發地震

自美國科羅拉多州丹佛地區洛基山Arsenal誘發地震［6］和美國地質調查局隨后在Rangely油田的地震控制實驗［26］開始，高壓廢液回注誘發地震就已廣為人知。近年來，美國中部地震活動顯著增強，許多地震都與油氣開采過程的廢水增壓回注有關［5，16，27］。伴隨著大量工業廢水源源不斷地注入地下，俄克拉荷馬州的地震活動從2009年起呈指數增長，先后發生了2011年布拉格MW5.7地震［28］、2016年費爾圍MW5.1地震［29］、波尼MW5.8地震和庫欣MW5.0 地震［14］等5級以上地震（圖1）。Langenbruch等［30］的研究結果顯示，俄克拉荷馬州絕大部分的M≥3地震都發生在注入大量廢水的區域，且地震活動在廢水回注量減少40%后出現大幅度減少（圖1），表明油氣開采過程的廢水增壓回注誘發了這些地震。

相比于美國中部的廢水處理，頁巖氣開采水力壓裂在加拿大西部的誘發地震中發揮了重要作用［9，17-19，31］。Atkinson等［9］利用1985—2015年的注水和地震數據，分析了加拿大西部沉積盆地不列顛哥倫比亞省和阿爾伯塔省交界地區12 289口水力壓裂井和1 236口廢水回注井與地震事件的關系，認為地震活動與水力壓裂井時空相關性更大。根據阿爾伯塔省中部Fox Creek地區水力壓裂作業與誘發地震的時空關系，Schultz等［19］認為水力壓裂作業導致孔隙壓力增加誘發了該區的地震活動。

此外，地熱開采過程的注水活動也可以誘發地震活動。例如，瑞士巴塞爾地區的地熱開采誘發了ML2.6地震和ML3.4地震［32-33］。2017年韓國浦項MW5.5地震也與地熱開采過程的高壓注水活動有關［10，25，34］。

近年來，我國四川盆地中南部的榮昌、自貢、遂寧、威遠和長寧等地的地震活動顯著增強，研究表明這些地震或與廢水處理和井鹽生產而進行的長期注水有關［12，21-22，35-39］，或與頁巖氣開采水力壓裂的短期注水有關［11，13，23］。其中，榮昌和自貢地區的地震活動主要是長期注水的結果［21-22］，而威遠、長寧地區的地震活動則與水力壓裂短期注水的相關性更大［11，13，23］，且2018年興文ML5.7地震是目前為止最大的水力壓裂誘發地震［13，17］（圖2）。

2 誘發地震和構造地震

對于誘發地震的識別，目前已開展了大量的研究，積累了豐富的科學認識，主要包括以下幾個方面：

（1） 地震與注水的時空相關性

目前，地震與工業注水的時空相關性是識別誘發地震最可靠的依據。一般而言，誘發地震大多發生在注水井附近地區，如美國俄克拉荷馬州絕大部分M≥3地震發生在注入大量廢水的區域［30］。加拿大阿爾伯塔省Fox Creek地區每一叢誘發地震的中心位置都對應一個水力壓裂井［19］。然而，一些研究表明，與工業注水相關的地震也可能發生在作業井數公里之外。例如，在美國阿肯色州、俄亥俄州、俄克拉何馬州和加利福尼亞州，許多誘發地震活動都發生在注入層以下10 km的地下［28，40-41］。在加拿大西部和四川盆地南部，水力壓裂引起的應力變化也可以激活頁巖地層下結晶基底古斷層的活動［11，18］。Goebel等［42］甚至認為工業注水可以誘發超過40 km以外地區的地震活動。

對于地震與注水的時間關系，一些誘發地震在注水初期就顯著增強，如科羅拉多州Rangely油田的誘發地震在注水開始后1天便逐漸增加［26］。受注水井與周邊斷層之間流體擴散速率的影響，一些誘發地震可能發生在注水開始之后很長的一段時間，甚至注水停止之后幾個月或幾年［5，8］。如瑞士巴塞爾［32-33］和韓國浦項［10，25，34］地熱開采誘發的最大地震都發生在注水停止之后。美國俄克拉荷馬州布拉格地區的地震活動在注水開始后18年，且注水壓力增高后5年才顯著增強［28］。

顯然，地震與工業注水的時空相關性是判定誘發地震的重要依據，但還不夠充分。

（2） 基于統計和物理的地震活動模型

由于斷層系統的復雜性，工業注水誘發地震是一個十分復雜的過程。傳染型余震序列模型 （epidemic-type aftershock sequence，ETAS） ［43］，能有效地發現地震活動的變化［43-44］，發現有關流體作用的信息［45］，被廣泛應用于注水誘發地震的研究中［2，11，13，21-22，46］。如Llenos等［46］根據俄克拉何馬州和阿肯色州中小地震發生頻率的變化，分析認為注水誘發地震活動與構造地震存在明顯差異，而ETAS參數的絕對值和余震或震間距離分布的變化可能是區分自然地震和誘發地震的方法。利用ETAS模型，Lei等［13］分析了2018年興文ML5.7地震和2019年珙縣ML5.3地震的余震序列特點，其中89% 的余震為外來應力作用的結果，只有少量地震符合天然地震序列模型（圖3）。榮昌氣田［22，37］和自貢氣田［21］的地震活動也具有相似的特征，說明這些地震活動主要是由流體壓力驅動的。

（3） 誘發地震的震源特征

一般而言，大多數構造地震的點源破裂機制可以用雙力偶模型描述，一些研究認為注水誘發地震因具有復雜的局部壓裂可能存在明顯的非雙力偶分量。例如，Zhang等［47］利用全波形反演了加拿大西部誘發地震的矩張量，發現誘發地震存在不可忽視的非雙力偶分量。然而，Wang等［20］的計算結果表明，誘發地震與構造然地震在震源機制上具有相似性，二者在非雙力偶分量上沒有明顯差異。四川盆地威遠頁巖氣開采示范區MW≥3.5地震的矩張量反演也表明誘發地震的非雙力偶分量可以忽略不計［3］。顯然，震源機制并不是區分注水誘發地震和構造地震的充分條件。

除了矩張量解，應力降反映了地震過程斷層應力釋放的程度。Hough［48］根據美國中東部誘發地震和構造地震地震動有效強度分布，分析認為誘發地震的應力降可能低于構造地震。2017年韓國浦項MW5.5誘發地震的應力降也低于2016年慶州MW5.6構造地震的應力降［49］。然而，加拿大西部水力壓裂區地震的頻譜分析顯示，誘發地震的應力降在1～100 MPa之間變化，與構造地震的應力降統計上限相當（0.1～100 MPa）［47］。加拿大不列顛哥倫比亞省北部和美國德克薩斯州北部誘發地震的應力降分別為1～35 MPa［50］和1.18～21.73 MPa［51］，也與構造地震基本相當。此外，應力降計算通常還存在很大的不確定性［2］，因此應力降是否能區分誘發地震和構造地震仍需要更深入的研究。

盡管震源參數不能直接區分誘發地震和構造地震，但根據震源參數反演斷層的應力狀態和孔隙壓力，進而分析孔隙壓力變化對斷層活化的影響已成為分析注水誘發地震的重要手段。近年來，一些研究利用震源機制反演瑞士巴塞爾地區［52］和意大利L'Aquila地區［53］的孔隙水壓變化，分析認為注水誘發了這些地區的地震活動。雷興林等［3］基于MW≥3.5地震震源機制解分別反演了威遠頁巖氣開發示范區和長寧頁巖氣開采示范區震源斷層的流體超壓。結果顯示，威遠頁巖氣開采區、長寧上鑼頁巖氣開采區和長寧雙河鹽礦區的流體增壓分別為1.3～10.6 MPa、0.2～3.5 MPa和0.1～67 MPa［3，12-13］，分析認為2018年興文ML5.7地震和2019年珙縣ML5.3地震是水力壓裂誘發的地震［13］，而2019年長寧M6.0地震則與這里長達40年的注水采鹽活動有關［12］。

3 誘發地震的發生機制

工業注水導致的誘發地震，一般認為是注水改變了斷層的應力狀態，引起斷層活化，其發生機制主要包括兩種：流體注入的直接壓力效應和流體注入導致固體孔彈性應力的變化［5］，兩者的區別在于注水儲層與發震斷層是否存在水力連接（圖4，表1）。

（1） 流體注入的直接壓力效應

自20世紀60年代中期美國科羅拉多州丹佛地區誘發地震［6］和隨后在Rangely油田的實驗研究［26］以來，孔隙壓力增加就已被認為是石油和天然氣開采誘發地震的主要原因，其發生機制可以用有效應力定律來解釋［54］，即：

Δτ=μ（Δσn-ΔP） （1）

式中：Δτ和Δσn分別為剪切應力變化和正應力變化;ΔP為孔隙壓力變化;μ為斷層上的摩擦系數，通常在0.6～0.8之間。Δσ′=Δσ-ΔP為有效正應力變化。當注水引起孔隙壓力增加時，斷層的有效應力降低，反映斷層應力狀態的莫爾圓會整體向左偏移，處于臨界應力狀態的斷層就會發生滑動，誘發地震活動（圖5）。例如，美國俄克拉何馬州的誘發地震主要發生在2～5 km的注水儲層和地殼上基底內，分析認為高速廢水處理井的流體運移可能是引起地震活動顯著增加的原因［8］。在俄亥俄州Youngstown水力壓裂區，誘發地震沿原生斷層從注水井附近向外遷移，表明高流體壓力的擴散使孔隙壓力沿其路徑增加，逐步觸發了地震活動［55］。在加拿大阿爾伯塔省Fox Creek地區，誘發地震的定位結果也顯示注水井與原生斷層存在近乎直接的接觸，因此孔隙壓力增加誘發了大部分地震［19］。

顯然，工業注水只有擴散到斷層面上才能影響斷層的應力狀態。但在油氣開采過程的高壓水一般被注入到低滲透性的沉積層中，孔隙壓力擴散受到頁巖等沉積層低滲透率的抑制［56-57］，影響誘發地震的時空演化。如在美國俄克拉荷馬州高壓流體被注入到近乎密封的地層中，因而地震活動從注入開始后近20年，且注水壓力大幅增加后5年才顯著增加［28］。

（2） 流體注入導致固體孔彈性應力的變化

除了直接的流體增壓作用，工業注水也可以引起周邊巖石變形，通過孔彈性應力變化影響周邊斷層的應力狀態，誘發地震活動［58］。由于孔彈性應力主要通過巖石框架傳遞，因此注水引起的應力變化可以延伸到孔隙壓力擴散以外的區域，在沒有流體壓力連接的情況下改變斷層的加載條件，誘發地震活動（圖4，表1）。如美國俄克拉何馬州 Fairview地區的注水活動誘發了40 km外斷層的地震活動［42］。在法國東南部的原位注入實驗中，誘發地震沒有發生在加壓區內，反而發生在周邊巖體中［7］。Murphy等［59］的數值模擬也表明注水引起的應力擾動可以影響周邊非連通斷層的應力狀態。

相比與持續數年的工業廢水處理，頁巖氣開采水力壓裂的注水時間一般只持續數小時到數天。由于頁巖的低滲透性，孔隙壓力擴散很難在這個時間尺度上對周邊斷層產生應力擾動，因此孔彈性應力傳遞可能比孔隙流體擴散對地震活動的影響大［56，60］。例如，Deng等［60］利用孔隙彈性模型計算各向異性介質中注水引起的固體應力變化和流體壓力擴散，結果表明固體應力變化對液體注入的反應更快，因此孔彈性應力在頁巖氣開采中對誘發地震起主導作用。Yang等［23］分析認為水力壓裂通過孔彈性應力傳遞誘發了2019年2月榮縣—威遠ML4.9（MW4.3）地震。

（3） 注水引起斷層穩滑傳播的誘發作用

前述的誘發機制，主要討論了工業注水對斷層滑動的應力擾動作用。然而，流體注入引起斷層活化是一個復雜的過程，它依賴于流體壓力和斷層摩擦的相互作用［61］。除了地震活動，注水也可能引起斷層的穩定滑動，如法國南部原位實驗的測量結果［7，62-63］顯示，注水引起了斷層穩滑，滑動速率僅為～0.01 mm·s-1［7］。美國南加州布勞利地熱田的高壓注水也引起了淺部正斷層的穩滑，隨后才誘發了兩次M～5地震［64］。室內巖石實驗也觀察到了注水引起的斷層穩滑［65］。

近期的研究表明，注水引起斷層穩滑傳播到斷層的發震部分可能也是一種潛在的地震誘發機制［66-67］，如美國南加州布勞利地熱田的高壓注水引起了淺部正斷層的穩滑，隨后誘發了兩次M～5地震［64］。在這種情況下，注水引起附近斷層穩滑，并逐漸對斷層系統中不穩定段落施加載荷，導致斷層不穩定滑動，誘發地震活動（圖4，表1）。由于孔隙壓力驅動斷層穩滑的滑移面可以超過孔隙壓力的擴散面，所以斷層穩滑誘發的地震一般發生在孔隙增壓以外的區域［7，67］。

（4） 裂縫表面的化學性質變化誘發地震

除了斷層應力，干熱巖開采和深部碳酸鹽熱儲存等工業注水也可能通過固-液-熱-化學等多場耦合作用引起斷層內物質的化學變化。一方面改變斷層的摩擦系數。當摩擦系數減小時，容易誘發微震，反之則容易誘發較大震級的地震事件［68］。另一方面改善斷層的滲透性，使孔隙水更容易擴散到發震斷層，降低斷層的有效應力，誘發地震活動。如雷興林等［3］分析認為四川長寧雙河鹽礦長期的高壓注水融化了巖鹽，使得周圍的白云巖層通過直接暴露或滲透性較好的斷層帶與高壓水連通，為發生震群性地震活動提供了條件。

此外，最近的研究還表明，孔隙壓力增加引起小地震的級聯觸發效應可能也是一個重要誘發機制［69］。

顯然，工業注水可以改變斷層應力狀態和摩擦強度，從而誘發地震活動，但斷層能否發生地震由斷層構造應力決定，工業注水僅起到應力擾動的作用。根據地震應力觸發的研究結果，應力擾動只有當斷層處于臨界應力狀態時，才能引起斷層失穩，誘發地震活動［70-73］。因此，討論工業注水對地震的誘發作用時，既需要考慮區域應力場和現今地殼應力狀態，也要考慮已有斷層與區域應力場的關系，特別是優勢產狀斷層應力的臨界水平。

4 最大可能震級的估計

隨著工業注水的快速增長，全球多個地區都發生了破壞性誘發地震，如美國俄克拉荷馬州的布拉格MW5.7地震［28］、波尼MW5.8 ［14］、韓國浦項MW5.5地震和我國四川盆地的長寧MS6.0地震［3，12］。預測特定場地的最大可能震級和發生概率對評估地震災害風險至關重要［27］。

一些研究認為，注水誘發地震的最大可能地震與注入參數相關。例如，Mcgarr［74］分析注水誘發地震實例表明，誘發地震的最大震級受到流體注入總量的限制，地震矩與累積注入量ΔV成正比，即，MO（max）=GΔV，G為剪切模量。Dieterich等［75］的模擬結果也表明，誘發地震的最大震級與注水量存在類似的比例關系。由于很多與廢水處理、水力壓裂和增強型地熱開發有關的注水誘發地震都滿足上述關系，基于注水參數預測最大誘發震級的方法已被用于指導注入策略的制定［76-77］。然而，最近的研究顯示一些區域的誘發地震可以遠超過McGarr模型預測的上限值。如在加拿大西部沉積盆地的水力壓裂中，相對較小的總注水量誘發的地震大于McGarr模型預測的震級上限［9，78］。韓國浦項增強型地熱開發誘發的MW5.5地震也遠大于McGarr模型預測的最大震級（MW3.7）［34］。而美國中部誘發地震的另一項統計研究指出，誘發地震主要受注水速率影響，與總注入量和注水壓力關系不大，控制注入速度可能是降低潛在誘發地震風險的有效途徑［16］。因此，最大誘發震級與注水參數的關系仍是一個重要且需要進一步研究的問題。

除了注入參數，誘發地震的震級也受斷層結構和應力水平等構造因素的影響。例如，van der Elst等［79］提出當流體誘發預存斷層地震滑動時，地震的最大震級應滿足G-R關系，且沒有上限。數值模擬則表明，斷層應力水平控制了誘發地震的破裂方式，影響地震震級。例如，Gischig［80］模擬了均勻剪應力下一維斷層的準動態破裂。結果顯示，工業注水引起的斷層滑動存在兩種截然不同的破裂行為。當斷層的背景應力水平較高時，斷層滑動在壓力增加區內成核并向外擴展，表現為失穩型破裂，地震震級由斷層大小和斷層應力水平等構造因素決定;當斷層的應力水平較低時，破裂僅在壓力增加區內擴展，誘發地震的震級受注水影響區大小限制。近期，關于局部應力擾動對斷層滑動影響的理論模型分析顯示，引起斷層失穩的擾動應力與構造應力的歸一化參量t′s成反比（圖6），表明構造應力是影響誘發地震破裂方式的重要因素。在這個模型中，斷層呈周期性失穩，t0和Tinter為地震活動周期的開始時間和長度，ts為擾動開始的時間，那么t′s=（ts-t0）/Tinter為擾動時斷層處于失穩周期中的位置，反映了斷層應力的臨界程度。當應力擾動作用到臨界應力斷層或斷層段時（t′s=0.9），斷層破裂可以突破擾動范圍，擴展到斷層的邊界［圖7（a）］，其震級由斷層的大小控制;斷層應力的臨界度較低時（t′s=0.7時），擾動僅誘發了斷層的局部破裂［圖7（b）黑框］，且破裂范圍受擾動邊界控制［圖7（b）虛線］，震級受擾動范圍影響［81］。然后在構造應力作用下，斷層發生整體滑動失穩［圖7（b）］。非均勻剪應力下二維斷層模型［75］、基于速率-狀態本構關系的流體力學耦合模型［82］和斷裂力學模型［83］研究也獲得了類似的結果。對于發生在壓力增加內的地震破裂，地震震級與注水體積的關系也與觀測到的誘發地震一致［83］。

此外，一些研究認為斷層滲透率也可以影響斷層的破裂方式，影響地震的震級，如Cappa等［84］利用流體力學模型研究滲透率增強對壓力擴散和斷層滑移增長的影響。當斷層滲透率增大時，斷層滑移可以擴展到受壓區以外區域;當斷層滲透率與初始滑移相一致時，斷層滑移仍保持在受壓區后方。

5 討論

5.1 主要認識

目前，在世界多個地區都觀測到了注水誘發的地震活動。針對注水誘發地震實例，國內外學者已開展了大量的研究。結果表明，無論是與工業廢水處理有關的長期緩慢的低壓注水［5，14，22，40］，還是與水力壓裂相關的快速的高壓注水［9，13，17-18，23］都可以誘發地震活動。然而，并不是所有的工業注水都會誘發地震，注水誘發地震在不同地區、不同構造部位和不同井段之間都存在很大差異［3］，許多注水活動也沒有誘發明顯的有感地震。注水區的地質構造是決定注水能否誘發地震的關鍵因素。越來越多的研究表明，已存斷層的快速滑動是誘發地震的必要條件之一，在評估工業注水對地震的誘發作用時既要分析注水區的區域應力場和現今地殼應力狀態，也要分析斷層的規模、密度和應力模式，重點分析具有優勢產狀斷層的成熟度和滑動穩定性。因此，工業注水區的應力場反演和斷層穩定性分析對評估誘發地震風險具有重要意義。

注水誘發地震的最大可能震級是地震危險性分析的一個重要參數。現有研究通過統計和分析方法建立最大可能震級與壓力、體積和速率等注入參數相關的預測模型［74-75，83］。然而，較大的誘發地震是已存斷層活化的結果［12，17，56］，van der Elst等［79］的研究表明，注水誘發預存斷層地震滑動時，地震的最大震級應滿足G-R關系，且沒有上限。關于注水誘發地震數值模擬研究顯示，誘發地震的最大可能震級與斷層構造應力相關，低應力斷層上注水誘發地震的最大震級受注水參數影響，而臨界應力斷層上誘發地震的最大震級主要由斷層大小和應力狀態等構造因素決定［81-83］。在實際應用中，斷層和注水參數都存在相當大的不確定性，很難準確地評估構造因素和注水參數與最大震級的關系，但相關研究成果可為制定油氣開采策略，減輕誘發地震災害提供參考。

雖然注水誘發地震已經取得了許多重要進展，但判斷一個地震是誘發地震還是構造地震仍然是一個具有挑戰性的科學問題。研究顯示，誘發地震與構造地震在時空聚類特征和平均震源深度等方面存在明顯差異［13，17，21，46］，但二者在地震學特征方面沒有明顯區別［3，13，17，20，47］。因此，識別誘發地震的可靠方法取決于一系列證據鏈條，包括地震和注入之間的時空相關性，統計模型的參數以及斷層活化分析等，需要更深入的案例和模型研究。

根據斷層與流體儲層的水力連通性，大部分注水誘發地震的發生機制通常歸因于孔隙壓力擾動或巖石基質體積變形引起的孔隙彈性應力變化［5］。在工業廢水處理等長期注水活動中，高壓水有足夠的時間擴散到周邊斷層，孔隙壓力增加無疑是主要的誘發機理［2，5，8］。然而，在頁巖氣開采水力壓裂中，高壓水在數小時到數天內被快速注入到低滲透性的頁巖地層中，高壓水很難擴散到斷層面，巖石基質體積變形引起的孔隙彈性應力變化可能發揮更大的作用。根據速率與狀態依賴性摩擦本構關系［85-86］，注水也可能引起斷層的穩定滑動，穩定滑傳沿斷層傳播誘發速度弱化段的不穩定滑動也被認為是一種潛在的誘發機制［66-67］。在干熱巖開采和深部碳酸鹽熱儲存過程中，流體與斷層存在固-液-熱-化學等多場耦合問題，因此，注水對斷層物質的化學作用同樣不能忽視［15，87］。通過化學作用，高壓水既可以改變斷層的強度，也可以改善斷層的滲透性。如四川長寧雙河鹽礦的長期注水融化了巖鹽，改善斷層的滲透條件，為誘發地震提供了條件［3］。注水誘發地震是一個復雜的力學過程，是多因素和多機理共同的作用。在某個注水誘發地震的案例中，雖然某種誘發機制可能占主導作用，但其他機制也可能在某個環節發揮重要的作用。因此，在討論注水誘發地震的案例時，既要分析誘發地震的主要機制，也要考慮不同機制間的共同效應。

上述注水誘發地震的發生機制較好地解釋了注水能否引起斷層滑動的問題，但不能解決滑動開始后斷層的穩性問題。根據速率與狀態依賴性摩擦本構關系，斷層的摩擦穩定性受巖石物性、局部彈性剛度和斷層摩擦性質等因素影響［88-89］，而速度弱化是地震成核的必要條件。在實際震例中，發生在基底斷層的誘發地震可能滿足這樣的條件，但更多誘發地震發生在具有速度強化性質的淺部沉積巖中，如2019年威遠ML4.9地震［23］。此外，一些研究表明，恒定剪切應力條件下，孔隙壓力變化可以誘發速度強化斷層的動態滑動失穩［90-91］。因此，地殼淺層斷層，特別是沉積巖斷層的摩擦性質和孔隙壓力變化對斷層摩擦特性的影響都是需要深入探究的問題。

5.2 對我國注水誘發地震風險防控的啟示

隨著非常規能源開采的快速發展，與工業注水有關的誘發地震問題受到了廣泛的關注。為確保能源開采順利進行和社會公眾的地震安全保障，我國的學術界、產業界和政府需要加強合作，采用技術措施，制定科學合理的策略，減少或避免地震災害風險。應采用的技術措施應包括但不限于以下幾個方面。

（1） 加強對開采場地的地震安全性評價。我國地處于環太平洋板塊、歐亞板塊和印度洋板塊等板塊的碰撞推擠區，構造運動強烈，非常規能源開采面臨誘發地震災害的風險高。加強對開采場地的地震安全性評價，在油氣開采前查明斷層分布并開展穩定性分析，使井場盡量遠離具備發震能力的活斷層是減輕誘發地震災害風險最經濟的方法。

（2） 在開采場區建立完善的地震監測系統。世界各地的誘發地震研究表明，實時監測油氣生產區域的地震活動，掌握與分析地震資料是評估油氣開采誘發地震風險的基礎。完善的地震監測系統可以快速測定震源機制和應力降等震源參數、監控注入流體運移狀態、優化地震預測模型等，為評估注水作業過程的誘發地震風險提供技術支撐。

（3） 建立誘發地震災害風險管控體系。國外的應用實踐表明，面向風險分級管控和輔助科學決策的紅綠燈系統（Traffic Light System，TLS）可為一線生產提供實時施工指導，是可操作、有可能避免較大地震發生的基本措施。在地震監測的基礎上，綜合利用觀測數據、統計模型、物理模型和數值模擬相結合的方法進行誘發地震風險預測、評估和管理，建立多方聯動的風險管控和應急處置體系，是降低誘發地震災害風險的有效途徑之一。

5.3 未來的研究方向

（1） 誘發地震的活動特征研究

現有研究結果顯示，誘發地震與構造地震在地震學特征方面沒有明顯區別，注水與地震的時空相關性仍是推斷誘發地震的重要依據。關于地震與注水時空相關性的標準目前缺乏嚴格的科學論證。此外，注水誘發地震在不同地區、不同構造部位、不同井段和不同注水類型之間存在很大的差異，也有許多注水活動沒有誘發明顯的有感地震。判定注水是否誘發地震活動，或識別某個地震是否為注水誘發地震取決于地震和注入之間的時空相關性，統計模型參數以及斷層活化分析等一系列證據鏈條。關于誘發地震的活動特征研究，仍需要進一步深入地開展案例研究，通過地震定位、震源機制反演、地震學參數計算、地震統計分析等，建立誘發地震基礎數據庫，服務于破壞性地震預測和災害風險評估。

（2） 誘發地震發生機理研究

注水誘發地震總體上被認為與注水區巖石的應力狀態改變和斷層活化有關。 其發生機理涉及孔隙壓力擴散、固體孔彈性應力變化、斷層穩滑傳播、裂隙表面化學性質變化和地震相互觸發等多個物理過程。現有關于誘發機理認識的震例分析表明，注水誘發地震是一個復雜的力學過程，是多因素和多機理共同作用的結果，其具體的物理演化過程仍是誘發地震研究的重要發展方向。此外，現有關于誘發地震機理的研究主要關注斷層活化的條件，對斷層滑動穩定性的討論較少。根據斷層摩擦理論，斷層滑動穩定性由其速度依賴性性質決定，因此注水區巖石的摩擦穩定性和注水對斷層摩擦性質的影響也是誘發地震機理研究的重要方向。一方面，需要通過更多的案例研究來積累基礎數據并建立分析模型的邊界條件;另一方面，也需要開展系統的巖石實驗和數值模擬研究，探索流體注入的作用過程和控制斷層滑動的關鍵因素。

（3） 誘發地震的監控技術和前瞻性預測研究

精準、可靠、實時的微地震活動有助于識別未知斷層和斷層活化的早期跡象，是注水誘發地震災害風險管控的重要基礎。為了評估工業注水誘發破壞性地震的風險，需要監測到盡可能小的地震，了解其時空演化。因此，井下和地表密集微震監控系統、高精度微震定位和震源參數測定技術等也是誘發地震研究的一個重點方向。

另外，破壞性誘發地震的前瞻性預測也是減輕注水誘發地震災害風險的重要手段。由于較大誘發地震是斷層活化的結果，因此潛在地震的最大震級由已存斷層的大小確定，并受注水活動和注水參數影響。在現有的誘發地震案例中，大部分地震都滿足G-R關系的統計預測，但也有部分地震超出了G-R關系的預期值，表現為極端事件。因此，破壞性地震的前瞻性預測也是需要進一步研究的緊急問題。

6 結論

本文回顧了注水誘發地震、誘發機理以及最大震級等領域的研究進展，獲得以下認識：

（1） 較大的誘發地震是已存斷層活化的結果。誘發地震的最大可能震級由斷層大小和應力狀態等地質條件決定，受注入壓力和累積注入量等注入參數影響。

（2） 誘發地震與構造地震在地震學特征方面沒有明顯區別，識別誘發地震的可靠方法取決于地震和注入之間的時空相關性，統計模型的參數以及斷層活化分析等一系列證據鏈條。

（3） 根據斷層與流體儲層的水力連通性，誘發地震的機制通常歸因于孔隙壓力擾動或巖石基質體積變形引起的孔隙彈性應力變化。此外，注水誘發的斷層穩定滑動傳播到斷層的孕震部分、流體的化學作用和小地震級聯觸發效應也在流體注入誘發地震中發揮了重要的作用。

（4） 分析和總結注水誘發地震的研究成果和進展，可以為注水誘發地震的機制研究和防災策略制定提供科學參考。

參考文獻（References）

［1］ GRIGOLI F，CESCA S，PRIOLO E，et al.Current challenges in monitoring，discrimination，and management of induced seismicity related to underground industrial activities：a European perspective［J］.Reviews of Geophysics，2017，55（2）：310-340.

［2］ YANG H F，LIU Y J，WEI M，et al.Induced earthquakes in the development of unconventional energy resources［J］.Science China Earth Sciences，2017，60（9）：1632-1644.

［3］ 雷興林，蘇金蓉，王志偉.四川盆地南部持續增長的地震活動及其與工業注水活動的關聯［J］.中國科學：地球科學，2020，50（11）：1505-1532.

LEI Xinglin，SU Jinrong，WANG Zhiwei.Growing seismicity in the Sichuan Basin and its association with industrial activities［J］.Scientia Sinica （Terrae），2020，50（11）：1505-1532.

［4］ 張捷，況文歡，張雄，等.全球油氣開采誘發地震的研究現狀與對策［J］.地球與行星物理論評，2021，52（3）：239-265.

ZHANG Jie，KUANG Wenhuan，ZHANG Xiong，et al.Global review of induced earthquakes in oil and gas production fields［J］.Reviews of Geophysics and Planetary Physics，2021，52（3）：239-265.

［5］ ELLSWORTH W L.Injection-induced earthquakes［J］.Science，2013，341（6142）：1225942.

［6］ HEALY J H，RUBEY W W，GRIGGS D T，et al.The Denver earthquakes［J］.Science，1968，161（3848）：1301-1310.

［7］ GUGLIELMI Y，CAPPA F，AVOUAC J P，et al.Seismicity triggered by fluid injection-induced aseismic slip［J］.Science，2015，348（6240）：1224-1226.

［8］ KERANEN K M，WEINGARTEN M，ABERS G A，et al.Sharp increase in central Oklahoma seismicity since 2008 induced by massive wastewater injection［J］.Science，2014，345（6195）：448-451.

［9］ ATKINSON G M，EATON D W，GHOFRANI H，et al.Hydraulic fracturing and seismicity in the western Canada sedimentary basin［J］.Seismological Research Letters，2016，87（3）：631-647.

［10］ KIM K H，REE J H，KIM Y，et al.Assessing whether the 2017 MW5.4 Pohang earthquake in south Korea was an induced event［J］.Science，2018，360（6392）：1007-1009.

［11］ LEI X L，HUANG D J，SU J R，et al.Fault reactivation and earthquakes with magnitudes of up to MW4.7 induced by shale-gas hydraulic fracturing in Sichuan Basin，China［J］.Scientific Reports，2017，7（1）：7971.

［12］ LEI X L，WANG Z W，SU J R.Possible link between long-term and short-term water injections and earthquakes in salt mine and shale gas site in Changning，south Sichuan Basin，China［J］.Earth and Planetary Physics，2019，3（6）：510-525.

［13］ LEI X L，WANG Z W，SU J R.The December 2018 ML5.7 and January 2019 ML5.3 earthquakes in south Sichuan Basin induced by shale gas hydraulic fracturing［J］.Seismological Research Letters，2019，90（3）：1099-1110.

［14］ YECK W L，HAYES G P，MCNAMARA D E，et al.Oklahoma experiences largest earthquake during ongoing regional wastewater injection hazard mitigation efforts［J］.Geophysical Research Letters，2017，44（2）：711-717.

［15］ 尹欣欣，蔣長勝，翟鴻宇，等.全球干熱巖資源開發誘發地震活動和災害風險管控［J］.地球物理學報，2021，64（11）：3817-3836.

YIN Xinxin，JIANG Changsheng，ZHAI Hongyu，et al.Review of induced seismicity and disaster risk control in dry hot rock resource development worldwide［J］.Chinese Journal of Geophysics，2021，64（11）：3817-3836.

［16］ WEINGARTEN M，GE S，GODT J W，et al.High-rate injection is associated with the increase in US mid-continent seismicity［J］.Science，2015，348（6241）：1336-1340.

［17］ ATKINSON G M，EATON D W，IGONIN N.Developments in understanding seismicity triggered by hydraulic fracturing［J］.Nature Reviews Earth & Environment，2020，1（5）：264-277.

［18］ BAO X W，EATON D W.Fault activation by hydraulic fracturing in western Canada［J］.Science，2016，354（6318）：1406-1409.

［19］ SCHULTZ R，WANG R J，GU Y J，et al.A seismological overview of the induced earthquakes in the Duvernay play near Fox Creek，Alberta［J］.Journal of Geophysical Research：Solid Earth，2017，122（1）：492-505.

［20］ WANG R J，GU Y J，SCHULTZ R，et al.Faults and non-double-couple components for induced earthquakes［J］.Geophysical Research Letters，2018，45（17）：8966-8975.

［21］ LEI X L，MA S L，CHEN W K，et al.A detailed view of the injection-induced seismicity in a natural gas reservoir in Zigong，southwestern Sichuan Basin，China［J］.Journal of Geophysical Research：Solid Earth，2013，118（8）：4296-4311.

［22］ LEI X L，YU G Z，MA S L，et al.Earthquakes induced by water injection at ～3 km depth within the Rongchang gas field，Chongqing，China［J］.Journal of Geophysical Research：Solid Earth，2008，113（B10）：B10310.

［23］ YANG H F，ZHOU P C，FANG N，et al.A shallow shock：the 25 February 2019 ML4.9 earthquake in the Weiyuan shale gas field in Sichuan，China［J］.Seismological Research Letters，2020，91（6）：3182-3194.

［24］ MULDER M，PEREY P.Gas production and earthquakes in Groningen;reflection on economic and social consequences［Z］.Centre for Energy Economics Research （CEER），2018.

［25］ LEE K K，ELLSWORTH W L，GIARDINI D，et al.Managing injection-induced seismic risks［J］.Science，2019，364（6442）：730-732.

［26］ RALEIGH C B，HEALY J H，BREDEHOEFT J D.An experiment in earthquake control at rangely，Colorado［J］.Science，1976，191（4233）：1230-1237.

［27］ ELLSWORTH W L，LLENOS A L，MCGARR A F，et al.Increasing seismicity in the US midcontinent：implications for earthquake hazard［J］.The Leading Edge，2015，34（6）：618-626..

［28］ KERANEN K M，SAVAGE H M，ABERS G A，et al.Potentially induced earthquakes in Oklahoma，USA：links between wastewater injection and the 2011 MW5.7 earthquake sequence［J］.Geology，2013，41（6）：699-702.

［29］ YECK W L，WEINGARTEN M，BENZ H M，et al.Far-field pressurization likely caused one of the largest injection induced earthquakes by reactivating a large preexisting basement fault structure［J］.Geophysical Research Letters，2016，43（19）：10198-10207.

［30］ LANGENBRUCH C，ZOBACK M D.How will induced seismicity in Oklahoma respond to decreased saltwater injection rates？［J］.Science Advances，2016，2（11）：e1601542.

［31］ SCHULTZ R，ATKINSON G，EATON D W，et al.Hydraulic fracturing volume is associated with induced earthquake productivity in the Duvernay play［J］.Science，2018，359（6373）：304-308.

［32］ MAJER E L，et al.Induced seismicity associated with enhanced geothermal systems［J］.Geothermics，2007，36（3）：185-222.

［33］ DEICHMANN N，GIARDINI D.Earthquakes induced by the stimulation of an enhanced geothermal system below Basel （Switzerland）［J］.Seismological Research Letters，2009，80（5）：784-798.

［34］ ELLSWORTH W L，GIARDINI D，TOWNEND J，et al.Triggering of the pohang，Korea，earthquake （MW5.5） by enhanced geothermal system stimulation［J］.Seismological Research Letters，2019，90（5）：1844-1858.

［35］ 雷興林，李霞穎，李琦，等.沉積巖儲藏系統小斷層在油氣田注水誘發地震中的作用：以四川盆地為例［J］.地震地質，2014，36（3）：625-643.

LEI Xinglin，LI Xiaying，LI Qi，et al.Role of immature faults in injection-induced seismicity in oil/gas reservoirs：a case study of the Sichuan Basin，China［J］.Seismology and Geology，2014，36（3）：625-643.

［36］ 王小龍，馬勝利，雷興林，等.重慶榮昌誘發地震區精細速度結構及2010年ML5.1地震序列精確定位［J］.地震地質，2012，34（2）：348-358.

WANG Xiaolong，MA Shengli，LEI Xinglin，et al.Fine velocity structure and relocation of the 2010 ML5.1 earthquake sequence in Rongchang gas field［J］.Seismology and Geology，2012，34（2）：348-358.

［37］ 王志偉，王小龍，馬勝利，等.重慶榮昌地區注水誘發地震的時空分布特征［J］.地震地質，2018，40（3）：523-538.

WANG Zhiwei，WANG Xiaolong，MA Shengli，et al.Detailed temporal-spatial distribution of induced earthquakes by water injection in Rongchang，Chongqing［J］.Seismology and Geology，2018，40（3）：523-538.

［38］ 張致偉，程萬正，梁明劍，等.四川自貢—隆昌地區注水誘發地震研究［J］.地球物理學報，2012，55（5）：1635-1645.

ZHANG Zhiwei，CHENG Wanzheng，LIANG Mingjian，et al.Study on earthquakes induced by water injection in Zigong—Longchang area，Sichuan［J］.Chinese Journal of Geophysics，2012，55（5）：1635-1645.

［39］ 王向騰，李志偉，包豐，等.深地下工程高壓注水誘發地震研究進展［J］.地球物理學進展，2016，31（1）：482-490.

WANG Xiangteng，LI Zhiwei，BAO Feng，et al.Progress in studies of deep injection-induced earthquake［J］.Progress in Geophysics，2016，31（1）：482-490.

［40］ GOEBEL T H W，HOSSEINI S M，CAPPA F，et al.Wastewater disposal and earthquake swarm activity at the southern end of the Central Valley，California［J］.Geophysical Research Letters，2016，43（3）：1092-1099.

［41］ HORTON S.Disposal of hydrofracking waste fluid by injection into subsurface aquifers triggers earthquake swarm in central Arkansas with potential for damaging earthquake［J］.Seismological Research Letters，2012，83（2）：250-260.

［42］ GOEBEL T H W，et al.The 2016 MW5.1 Fairview，Oklahoma earthquakes：evidence for long-range poroelastic triggering at >40 km from fluid disposal wells［J］.Earth and Planetary Science Letters，2017，472：50-61.

［43］ OGATA Y.Detection of precursory relative quiescence before great earthquakes through a statistical model［J］.Journal of Geophysical Research：Solid Earth，1992，97（B13）：19845-19871.

［44］ HELMSTETTER A，SORNETTE D，GRASSO J R.Mainshocks are aftershocks of conditional foreshocks：how do foreshock statistical properties emerge from aftershock laws［J］.Journal of Geophysical Research：Solid Earth，2003，108（B1）：2046.

［45］ HAINZL S，OGATA Y.Detecting fluid signals in seismicity data through statistical earthquake modeling［J］.Journal of Geophysical Research：Solid Earth，2005，110（B5）：B05S07.

［46］ LLENOS A L，MICHAEL A J.Modeling earthquake rate changes in Oklahoma and Arkansas：possible signatures of induced seismicity［J］.Bulletin of the Seismological Society of America，2013，103（5）：2850-2861.

［47］ ZHANG H L，EATON D W，LI G，et al.Discriminating induced seismicity from natural earthquakes using moment tensors and source spectra［J］.Journal of Geophysical Research：Solid Earth，2016，121（2）：972-993.

［48］ HOUGH S E.Shaking from injection-induced earthquakes in the central and eastern United States［J］.Bulletin of the Seismological Society of America，2014，104（5）：2619-2626.

［49］ CHAI G，YOO S H，RHIE J，et al.Stress-drop scaling of the 2016 Gyeongju and 2017 Pohang earthquake sequences using coda-based methods［J］.Bulletin of the Seismological Society of America，2020，110（5）：2047-2057.

［50］ WANG B，HARRINGTON R M，LIU Y J，et al.A study on the largest hydraulic-fracturing-induced earthquake in Canada：observations and static stress-drop estimation［J］.Bulletin of the Seismological Society of America，2020，110（5）：2283-2294.

［51］ JEONG S，STUMP B W，DESHON H R.Spectral characteristics of ground motion from induced earthquakes in the Fort Worth Basin，Texas，using the generalized inversion technique［J］.Bulletin of the Seismological Society of America，2020，110（5）：2058-2076.

［52］ TERAKAWA T，MILLER S A，DEICHMANN N.High fluid pressure and triggered earthquakes in the enhanced geothermal system in Basel，Switzerland［J］.Journal of Geophysical Research：Solid Earth，2012，117（B7）：B07305.

［53］ TERAKAWA T，ZOPOROWSKI A，GALVAN B，et al.High-pressure fluid at hypocentral depths in the L'Aquila region inferred from earthquake focal mechanisms［J］.Geology，2010，38（11）：995-998.

［54］ KING HUBBERT M，RUBEY W W.Role of fluid pressure in mechanics of overthrust faulting［J］.Geological Society of America Bulletin，1959，70（2）：115.

［55］ KIM W Y.Induced seismicity associated with fluid injection into a deep well in Youngstown，Ohio［J］.Journal of Geophysical Research：Solid Earth，2013，118（7）：3506-3518.

［56］ KOZOWSKA M，BRUDZINSKI M R，FRIBERG P，et al.Maturity of nearby faults influences seismic hazard from hydraulic fracturing［J］.Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America，2018，115（8）：E1720-E1729.

［57］ MOGHADAM A，CHALATURNYK R.Analytical and experimental investigations of gas-flow regimes in shales considering the influence of mean effective stress［J］.Spe Journal，2016，21：557-572.

［58］ SEGALL P，LU S.Injection-induced seismicity：poroelastic and earthquake nucleation effects［J］.Journal of Geophysical Research：Solid Earth，2015，120（7）：5082-5103.

［59］ MURPHY S，OBRIEN G S，MCCLOSKEY J，et al.Modelling fluid induced seismicity on a nearby active fault［J］.Geophysical Journal International，2013，194（3）：1613-1624.

［60］ DENG K，LIU Y J，HARRINGTON R M.Poroelastic stress triggering of the December 2013 Crooked Lake，Alberta，induced seismicity sequence［J］.Geophysical Research Letters，2016，43（16）：8482-8491.

［61］ GARAGASH D I，GERMANOVICH L N.Nucleation and arrest of dynamic slip on a pressurized fault［J］.Journal of Geophysical Research：Solid Earth，2012，117（B10）：B10310.

［62］ DE BARROS L，et al.Seismicity and fault aseismic deformation caused by fluid injection in decametric in situ experiments［J］.Comptes Rendus Geoscience，2018，350（8）：464-475.

［63］ DUBOEUF L，DE BARROS L，CAPPA F，et al.Aseismic motions drive a sparse seismicity during fluid injections into a fractured zone in a carbonate reservoir［J］.Journal of Geophysical Research：Solid Earth，2017，122（10）：8285-8304.

［64］ WEI S J.The 2012 Brawley swarm triggered by injection-induced aseismic slip［J］.Earth and Planetary Science Letters，2015，422：115-125.

［65］ GOODFELLOW S D，NASSERI M H B，MAXWELL S C，et al.Hydraulic fracture energy budget：insights from the laboratory［J］.Geophysical Research Letters，2015，42（9）：3179-3187.

［66］ EYRE T S，EATON D W，GARAGASH D I，et al.The role of aseismic slip in hydraulic fracturing-induced seismicity［J］.Science Advances，2019，5（8）：eaav7172.

［67］ BHATTACHARYA P，VIESCA R C.Fluid-induced aseismic fault slip outpaces pore-fluid migration［J］.Science，2019，364（6439）：464-468.

［68］ PENNINGTON W D，DAVIS S，CARLSON S，et al.The evolution of seismic barriers and asperities caused by the depressuring of fault planes in oil and gas fields of south Texas［J］.Bulletin of the Seismological Society of America，1986，76（4）：939-948.

［69］ BROWN M R M，GE S M.Small earthquakes matter in injection-induced seismicity［J］.Geophysical Research Letters，2018，45（11）：5445-5453.

［70］ 黃元敏，馬勝利，繆阿麗，等.剪切載荷擾動對斷層摩擦影響的實驗研究［J］.地震地質，2009，31（2）：276-286.

HUANG Yuanmin，MA Shengli，MIAO Ali，et al.Effect of shear loading perturbation on frictional behavior：an experimental study［J］.Seismology and Geology，2009，31（2）：276-286.

［71］ 黃元敏，馬勝利，繆阿麗，等.正應力擾動對斷層滑動失穩影響的實驗研究［J］.地球物理學報，2016，59（3）：931-940.

HUANG Yuanmin，MA Shengli，MIAO Ali，et al.Effect of normal stress perturbation on frictional instability：an experimental study［J］.Chinese Journal of Geophysics，2016，59（3）：931-940.

［72］ BEELER N M，LOCKNER D A.Why earthquakes correlate weakly with the solid earth tides：effects of periodic stress on the rate and probability of earthquake occurrence［J］.Journal of Geophysical Research：Solid Earth，2003，108（B8）：2391.

［73］ LOCKNER D A，BEELER N M.Premonitory slip and tidal triggering of earthquakes［J］.Journal of Geophysical Research：Solid Earth，1999，104（B9）：20133-20151.

［74］ MCGARR A.Maximum magnitude earthquakes induced by fluid injection［J］.Journal of Geophysical Research：Solid Earth，2014，119（2）：1008-1019.

［75］ DIETERICH J H，RICHARDS-DINGER K B，KROLL K A.Modeling injection-induced seismicity with the physics-based earthquake simulator RSQSim［J］.Seismological Research Letters，2015，86（4）：1102-1109.

［76］ CLARKE H，VERDON J P，KETTLETY T，et al.Real-time imaging，forecasting，and management of human-induced seismicity at Preston new road，Lancashire，England［J］.Seismological Research Letters，2019，90（5）：1902-1915.

［77］ MALIN P，KWIATEK G，SAARNO T，et al.Controlling seismicity during a 6.1-km-deep geothermal stimulation in Finland［J］.Acta Geologica Sinica-English Edition，2019，93：190-191.

［78］ IGONIN N，ZECEVIC M，EATON D W.Bilinear magnitude-frequency distributions and characteristic earthquakes during hydraulic fracturing［J］.Geophysical Research Letters，2018，45（23）：12866-12874.

［79］ VAN DER ELST N J，PAGE M T，WEISER D A，et al.Induced earthquake magnitudes are as large as （statistically） expected［J］.Journal of Geophysical Research：Solid Earth，2016，121（6）：4575-4590.

［80］ GISCHIG V S.Rupture propagation behavior and the largest possible earthquake induced by fluid injection into deep reservoirs［J］.Geophysical Research Letters，2015，42（18）：7420-7428.

［81］ HUANG Y M.Numerical study of the role of localized stress perturbations on fault slip：insights for injection-induced fault reactivation［J］.Tectonophysics，2021，819：229105.

［82］ NORBECK J H，HOME R N.Maximum magnitude of injection-induced earthquakes：a criterion to assess the influence of pressure migration along faults［J］.Tectonophysics，2018，733：108-118.

［83］ GALIS M，AMPUERO J P，MAI P M，et al.Induced seismicity provides insight into why earthquake ruptures stop［J］.Science Advances，2017，3（12）：eaap7528.

［84］ CAPPA F，GUGLIELMI Y，NUSSBAUM C，et al.On the relationship between fault permeability increases，induced stress perturbation，and the growth of aseismic slip during fluid injection［J］.Geophysical Research Letters，2018，45（20）：11012-11020.

［85］ DIETERICH J H.Modeling of rock friction：1.experimental results and constitutive equations［J］.Journal of Geophysical Research：Solid Earth，1979，84（B5）：2161-2168.

［86］ RUINA A.Slip instability and state variable friction laws［J］.Journal of Geophysical Research：Solid Earth，1983，88（B12）：10359-10370.

［87］ FENG C J，GAO G L，ZHANG S H，et al.Fault slip potential induced by fluid injection in the Matouying enhanced geothermal system （EGS） field，Tangshan seismic region，North China［J］.Natural Hazards and Earth System Sciences，2022，22（7）：2257-2287.

［88］ RICE J R，RUINA A L.Stability of steady frictional slipping［J］.Journal of Applied Mechanics，1983，50（2）：343-349.

［89］ KOLAWOLE F，JOHNSTON C S，MORGAN C B，et al.The susceptibility of Oklahoma's basement to seismic reactivation［J］.Nature Geoscience，2019，12（10）：839-844.

［90］ SCUDERI M M，COLLETTINI C.Fluid injection and the mechanics of frictional stability of shale-bearing faults［J］.Journal of Geophysical Research：Solid Earth，2018，123（10）：8364-8384.

［91］ SCUDERI M M.Frictional stability and earthquake triggering during fluid pressure stimulation of an experimental fault［J］.Earth and Planetary Science Letters，2017，477：84-96.