新的研究表明，即使使用液态二氧化碳进行压裂，也会引起小规模的地震，而以前并不能明确地将这种现象归咎于压裂过程。虽然二氧化碳压裂可以固碳，有利于环境，但二氧化碳和水基压裂都会导致这些震颤，并有可能引发更大的破坏性地震。



新的研究证实，压裂是造成以前无法解释的缓慢、小型地震或震颤的原因。产生震颤的过程与产生破坏性大地震的过程相同。压裂法是将液体强行注入地表以下，以开采石油和天然气。虽然这种方法通常使用废水，但这项特别调查研究了使用液态二氧化碳时的结果。这种方法能将碳驱入地下深处，防止其造成大气热量滞留。

据估计，二氧化碳压裂法每年可节省的碳相当于 10 亿块太阳能电池板。使用液态二氧化碳进行压裂比使用废水进行压裂对环境更有利，因为废水无法将碳阻挡在大气之外。

加州大学河滨分校地球物理学副教授、《科学》杂志上这项研究的合著者 Abhijit Ghosh 说："由于这项研究考察的是一个在地下封存碳的过程，因此可能会对可持续发展和气候科学产生积极影响。"

然而，由于二氧化碳是液态的，戈什说，这项研究的结果几乎肯定适用于用水进行压裂，两者都有可能引起地震。

在地震仪上，普通地震和震颤的表现是不同的。大地震会引起高振幅脉冲的剧烈颠簸。而震颤则较为平缓，震幅较小，在背景噪声之上缓慢上升，然后缓慢下降。

德克萨斯州阿尔瓦拉多附近的页岩气钻井平台。图片来源：Loadmaster（David R. Tribble）

戈什说："我们很高兴现在能够利用这些震颤来追踪压裂流体的移动，并监测流体注入导致的断层移动。"

此前，地震学家对震源存在争议。一些论文认为震颤信号来自数千英里外发生的大地震，而另一些论文则认为震颤信号可能是人类活动产生的噪音，如火车或工业机械的运动。

"地震仪并不智能。你可以在附近开一辆卡车，或者用脚踹一踹，它就会记录下这种振动，"戈什说。"这就是为什么有一段时间我们无法确定这些信号是否与液体注入有关。"

为了确定信号的来源，研究人员使用了安装在堪萨斯州惠灵顿一个压裂现场周围的地震仪。这些数据涵盖了整个六个月的压裂注入期，以及注入前一个月和注入后一个月。

在剔除背景噪声后，研究小组发现剩余的信号是在地下产生的，并且只在注入流体时出现。戈什说："我们在注射前后都没有检测到震颤，这表明震颤与注射有关。"

人们早就知道压裂法会产生较大的地震。为了防止断层在地下滑动而产生地震或震颤，一种办法是停止压裂。戈什说，由于这种可能性不大，因此必须对这些活动进行监测，以了解岩石是如何变形的，并跟踪注入流体后的移动情况。

现在油气业界可以进行建模实验，以帮助公司确定不应超过的流体注入压力。保持在这些限制范围内有助于确保流体不会向地下大断层迁移，从而引发破坏性地震活动。然而，并不是所有的断层都会被测绘出来。

"我们只能在知道存在断层的情况下才能建立这种实验模型。有可能存在我们不知道的断层，在这种情况下，我们无法预测会发生什么，"Ghosh 说。