兩天內(nèi)接連發(fā)生三次4級以上地震后，四川省自貢市榮縣叫停當(dāng)?shù)仨搸r氣開采作業(yè)。頁巖氣的勘探開采會(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，目前尚沒有充足的理由和數(shù)據(jù)得出“由頁巖氣開發(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)場救援。圖自視覺中國

頁巖氣開發(fā)之所以易誘發(fā)地震，要從其特殊的開采方式說起。

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

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)——開采頁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)的高壓水流注入頁巖層進(jìn)行液壓碎裂，人為造成縫隙、“撬開”巖層，從而讓石油或天然氣順著井筒流到地表。數(shù)十年來，水力壓裂法在北美的普及助推了北美頁巖油氣繁榮，由此帶來的海量頁巖氣在拉低北美氣價(jià)的同時(shí)也讓美國成為天然氣凈出口國。這一技術(shù)同樣被應(yīng)用在四川地區(qū)的頁巖氣開采中。

水力壓裂示意圖

四川盆地是國內(nèi)天然氣最富集的三大盆地之一。該地區(qū)頁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“長寧—榮縣—威遠(yuǎn)國家級頁巖氣產(chǎn)業(yè)示范區(qū)”范圍內(nèi)，是四川盆地內(nèi)頁巖氣的最佳儲層區(qū)。

據(jù)四川日報(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)上介紹了榮縣頁巖氣開發(fā)項(xiàng)目情況：截至目前，榮縣境內(nèi)已新建15個(gè)平臺，39口井開鉆，其中25口已完鉆，10口投產(chǎn)。先期開發(fā)主要在榮縣旭陽鎮(zhèn)、雙石鎮(zhèn)、望佳鎮(zhèn)、過水鎮(zhèn)、高山鎮(zhèn)、樂得鎮(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，震級分別為4.7級、4.3級、4.9級，震源深度均為5千米。從震源深度來看，與官方披露的頁巖氣開采深度并不一致。單從這個(gè)角度而言，很難判定地震與頁巖氣開采有直接的關(guān)系，兩者的關(guān)聯(lián)性仍待詳細(xì)數(shù)據(jù)支撐。

榮縣要求頁巖氣開發(fā)企業(yè)暫停開采作業(yè)，并非默認(rèn)開采導(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主要頁巖油氣產(chǎn)地俄克拉何馬州的地震頻次提高。

自有記錄以來，1975年至2008年，俄克拉何馬州每年最多發(fā)生3起3.0級以上的地震。從2009年開始，3級以上地震次數(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級地震，為該州有記錄以來最強(qiáng)地震。

彼時(shí)，斯坦福大學(xué)研究人員曾在美國《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。

來自中國石油西南油氣田公司的余婷婷等人于2013年發(fā)表的《頁巖氣開發(fā)面臨的環(huán)保挑戰(zhàn)及建議》一文提出，大面積規(guī)模化開采頁巖氣引起斷層活化，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中西部地區(qū)近十年來地震頻發(fā)“幾乎可以肯定是人為的”，其中石油和天然氣鉆探活動(dòng)，尤其是頁巖氣開發(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：美國德克薩斯州克利本小鎮(zhèn)2008—2009年間的地震與巴奈特頁巖（Barnett shale）開發(fā)過程中的水力壓裂沒有決定性關(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)，油氣開采過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？只能說不排除兩者有關(guān)，但頁巖氣開采是最近地震的決定性因素嗎？仍然無法確定。

三次地震發(fā)生后，中國地震臺網(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山鎮(zhèn)斷裂，距離僅約15千米。自1970年四川地震臺網(wǎng)有記錄以來，震中附近50千米范圍內(nèi)發(fā)生4.0級以上地震5次，最大為1985年3月29日自貢4.8級地震。二是近期屬于四川地震的相對活躍期。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)處于相對頻繁和強(qiáng)烈的時(shí)期，榮縣地區(qū)近幾年來也出現(xiàn)小震持續(xù)活躍。

四川省地震局專家對此解釋說，根據(jù)地震波記錄和震源機(jī)制解，還無法確定地震與當(dāng)?shù)毓I(yè)開采的關(guān)系。從目前的地震波分析來看，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)上都屬于一場地震。

最后，既然頁巖氣水力壓裂開發(fā)有潛在的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)、開采成本成本又高，為何還要選擇頁巖氣？2018年，中國超過日本成為世界最大的天然氣進(jìn)口國，對外依存度升至45%左右，且今年還將繼續(xù)上升。要實(shí)現(xiàn)與中國天然氣消費(fèi)增長前景相匹配的“力爭到2020年底前國內(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，其開發(fā)無法忽視。

（澎湃新聞?dòng)浾?楊漾）