香港中文大學(xué)（中大）地球與環(huán)境科學(xué)系楊宏峰教授及其團隊，發(fā)現(xiàn)2019年四川威遠(yuǎn)頁巖氣田的5.6級地震前長達(dá)11個月的先兆性斷層活動。這項突破性發(fā)現(xiàn)發(fā)表於著名期刊《Communications Earth & Environment》，揭示地震發(fā)生前長時間的先兆訊號，為破壞性地震的誘發(fā)機制及救災(zāi)策略提供新見解。此前，楊宏峰團隊於2020年研究曾引起各地學(xué)術(shù)界關(guān)注，揭示了該地區(qū)的水力壓裂可誘發(fā)破壞性地震，而是次研究更加深入地探討其誘發(fā)機制，加深對水力壓裂誘發(fā)地震的認(rèn)識。
自2017年以來，楊宏峰的團隊一直研究四川盆地（中國頁巖氣開發(fā)的主要區(qū)域）的誘發(fā)地震。雖然大多數(shù)誘發(fā)地震規(guī)模較小，但有些地震可能具有破壞性，導(dǎo)致人員傷亡和嚴(yán)重經(jīng)濟損失。由於缺乏對這些破壞性事件機制的深入了解，令制定有效應(yīng)對策略面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。在2020年，團隊揭示了2019年發(fā)生於威遠(yuǎn)頁巖氣田的極淺層地震可能與水力壓裂有關(guān)。水力壓裂是一種透過向低滲透性的頁巖層注入高壓水而產(chǎn)生裂縫，以提高頁巖氣產(chǎn)量的技術(shù)。研究首次記錄因水力壓裂誘發(fā)的致命地震例子。2023年，團隊更發(fā)現(xiàn)了水力壓裂誘發(fā)地震的新機制。
楊宏峰教授
在最新研究中，團隊利用近斷層地震儀數(shù)據(jù)及先進的數(shù)據(jù)處理技術(shù)，以極高精準(zhǔn)度（定位誤差小於10米）識別出2019年四川威遠(yuǎn)5.6級地震發(fā)生前的長時間地震先兆訊號，並與該區(qū)頁巖氣開採活動有關(guān)。數(shù)值模擬進一步顯示，無震滑移──即沿斷層的緩慢非地震性運動──是長時間先兆斷層活動的主要因素。該區(qū)於2015年開始開採油氣，並設(shè)置多個水力壓裂平臺向頁巖注入高壓水。受H39平臺水力壓裂流體進入斷層影響，斷層於2018年10月閞始活動。隨後，因受到多個平臺持續(xù)水力壓裂的影響，先兆性前震因而沿著斷層向主震震源遷移。
楊宏峰表示：「由於地震會在壓裂活動結(jié)束之後發(fā)生，這使得難以及時採取有效緩解措施。我們的研究發(fā)現(xiàn)長時間的先兆性斷層活動對評估誘發(fā)地震的風(fēng)險。這類持續(xù)性的地震活動在地震前11個月反映斷層面的狀況，對隨後的破壞性地震有所警示，顯示微小的斷層運動如何逐漸演化至災(zāi)難性事件的發(fā)生。」
這些先兆訊號可視為活躍頁巖氣開採區(qū)域的災(zāi)害預(yù)警。研究團隊計劃繼續(xù)在四川盆地進行研究，擴大地震數(shù)據(jù)庫，以支持研發(fā)預(yù)警系統(tǒng)。研究團隊中還包括由香港博士研究生獎學(xué)金計劃資助的第一作者資金平博士，以及第一共同作者、香港研究資助局博士後獎學(xué)金計劃得獎?wù)呒娆F(xiàn)任嶺南大學(xué)助理教授楊雨韻博士。
頂圖：資金平博士（左及中）及楊宏峰教授（右）參與實地工作，在野外裝置地震儀收集地震訊號。
2019年四川威遠(yuǎn)5.6級地震發(fā)生前的11個月內(nèi)出現(xiàn)先兆訊號，這與頁巖氣開採活動有關(guān)。該氣田於2015年開始開發(fā)。由於H39平臺的水力壓裂流體進入斷層影響，斷層於2018年10月閞始活動。隨後，因受到多個平臺（如H37平臺）持續(xù)水力壓裂的影響，先兆性前震因而沿著斷層向主震震源遷移。
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