2013年4月16日的美國地質學年會上，美國地質調查局（United States Geological Survey）發布一份報告，稱美國中西部地區近十年來的地震頻發現象，“幾乎可以肯定是人為的”。

據美國地質調查局統計，2001年以來，美國中西部阿拉巴馬州到北方落基山脈地區地震頻發。僅2009年，該地區就發生了50次3級及以上地震；2010年，3級及以上地震達到87次；2011年則達到驚人的134次，為上世紀同期的6倍。

前述報告認為，石油和天然氣鉆探活動是該地區地震頻發的主要貢獻者。其中，頁巖氣開發使用的水力壓裂法及該方法涉及的廢水處理井，尤其值得人們關注。

這份報告是全球迄今為止對水力壓裂法和地震關聯的最權威解讀。報告公布后，美國民眾再次就頁巖氣水力壓裂法的環境地質影響展開激烈辯論。此前，對頁巖氣開發的主要批判是針對淡水消耗和水體污染。

開采頁巖氣引發地震盡管遠在美國，但并非與中國無關。

中國近年正在效仿美國，試圖發動一場“頁巖氣革命”。根據國家發改委發布的《頁巖氣發展規劃（2011-2015年）》，中國力圖實現頁巖氣商業化產值從零至1000億立方米的跨越。被美國地質調查局認為可引發地震的水力壓裂法，正是中國未來開采頁巖氣的主流技術方向。

值得注意的是，中國近四成頁巖氣資源儲存在包括四川盆地、云貴高原在內的中國西南地區。過去幾年間，頻發的地震災害已給這一地區百姓的生活蒙上陰影。

一些地質學家也因此對中國政府的頁巖氣開采規劃表示出謹慎的擔憂：一旦人口稠密、地質活動活躍的西南地區開始大規模頁巖氣開發，將不得不面對潛在的地震風險。

業內人士則透露，對地震風險的評估尚未進入中國頁巖氣商業開發可行性評估的視野。

危險并不遙遠，未雨綢繆已當時。

地震國際爭議

水力壓裂法，是將壓裂液（99%為水，另含有少量添加劑）高壓灌入油氣儲備層，由此壓裂巖石層，從而獲得油氣資源的油氣開采方法。

1948年，美國俄克拉荷馬州進行了全球首次壓裂實驗。此后，水力壓裂技術被廣泛用于工業。然而，直到2000年，美國才開始正式對水力壓裂作業進行監管，對其環境影響的研究則更晚。

截至目前，水力壓裂法仍是獲取頁巖氣的惟一渠道。

頁巖氣（shale gas）是儲存在地殼的頁巖層中的天然氣。由于頁巖區塊的滲透性有限，限制了氣體流向井筒。要釋放頁巖內所含氣體，只能通過水力壓裂創造有效滲透性。

從原理上講，水力壓裂作業在井下將頁巖打碎，本身即會引發微小型地震。不過，這些地震震級很小，一般在3級以下，對地表建筑不會產生多少直接影響，亦不易被人察覺。

美國俄克拉荷馬州地質調查局研究員奧斯丁•霍蘭德（Austin Holland）告訴財新記者，水力壓裂法引發小型地震，已經在一些國家被證實。

位于加拿大西部的大不列顛哥倫比亞省的霍恩河流域，水力壓裂法曾造成了一系列3級及以上地震，最大震級達到3.8級。

2011年4月和5月在英國蘭開夏郡分別發生2.3級和1.5級地震。根據英國地質調查局（British Geological Survey）發布的調查報告，兩起地震均系夸德里拉資源公司在頁巖氣開采的水力壓裂作業過程中高壓灌注壓裂液所引發的。

2011年5月起，英國政府決定暫停采用水力壓裂法技術開采頁巖氣，英國民眾亦就是否應繼續頁巖氣開發開展了激烈的辯論。

出于對未知風險的謹慎立場，一些國家和地區的政府目前仍暫停境內的頁巖氣開采活動，這包括法國、瑞士、保加利亞和美國新澤西州等。

不過，對于水力壓裂和地下注水引發地震的風險，科學界一直存在爭議。波蘭國家地質研究院于2012年公布的一份關于頁巖氣鉆井和水力壓裂法的環境影響評估報告稱，除導致可容許范圍內的噪聲臨時升高，水力壓裂不會產生空氣污染，也不會影響地表水和地下水的質量，更不會引發地震。

2013年12月，英國能源與氣候變化部(DECC)在警示未來仍存在更多地震風險的同時，也批準重啟頁巖氣開采。

中國注水地震

中國的頁巖氣目前尚處試采階段，還未進入商業開采。不過，中國學者對高壓地下注水誘發地震的問題并不陌生，此種人為地震與水力壓裂法開采頁巖氣引發地震的原理，極為類似。

20世紀70年代以來，中國研究者已觀測到華北任丘油田、山東勝利油田、重慶榮昌地區采氣注水及四川長寧鹽礦井注水等工業活動誘發地震的現象。

在位于四川盆地上的自貢和榮昌兩地，研究者已對注水活動誘發的地震進行了較詳細的研究。

據四川省地震局張致偉等人2012年5月發表在《地球物理學報》上的論文，2009年1月，位于四川省自貢市大安區牛佛鎮與隆昌縣黃江昌鎮交界的天然氣采空廢井“家33井”在人為加壓注入廢水后，注水井周邊地區立即出現顯著的小震增強的異常現象，隨著注水壓力的增加，注水井周邊先后發生4.4級和4.2級地震，每月可觀測到的小型地震也達到160余次。

在地方政府的介入下，“家33井”的注水量開始下降，隨后兩月，地震頻次與震級大小均出現回落。

分析顯示，在注水壓力持續升高的背景下，注水井周邊地區地震活動強度、頻次與注水量呈現出較好的對應關系，加壓注水是誘發上述地震的主要原因。

張致偉等指出，注水井持續加壓導致地下巖層節理、裂隙擴張，在水的潤滑作用下，產生了更多微破裂，致使小震增加。這些地震均為淺源地震，即便是兩起4級以上地震，其震源深度也僅為5公里和4公里。

在位于四川盆地東緣的重慶榮昌地區，研究者也對注水地震進行了研究。

榮昌的地震活動原本很弱，歷史上本無5級以上地震記載，但自20世紀80年代末期開始，隨著工業部門將天然氣開采生產的廢水通過廢井進行回灌，該地區的地震活動開始明顯增強，震級亦逐漸增大。

根據重慶市地震局、中國地震局地質研究所和日本地質調查所進行的聯合研究，近20年來，榮昌地區共觀測到3萬多次地震，其中5級以上2次，4級以上近20次。

榮昌地區成為重慶市地震活動最強的地區之一。其中，在1997年和2010年，在注水活動集中的廢水回灌井附近，分別發生5.4級和5.1級地震。

這些地震也呈現淺源特征，震源多數在2000-3000米左右，一些微震的震源甚至小于1公里。

在榮昌縣的昌元、昌州等多個地區，當地居民經常能夠感受到震感，地震時伴有房屋門窗發響。其中幾次4級以上地震，還導致廣順街道、安富鎮房屋倒塌、跳閘斷電。部分群眾還聽到轟隆作響的地聲。

參與榮昌地區注水地震研究的日本地質調查所研究員雷興林告訴財新記者，水力壓裂肯定會產生微震，但是微震還是大震，取決于當地是否有發生大地震的地質條件。

雷興林指出，水力壓裂與地下注水誘發地震的原理實際是一樣的，無論是水力壓裂還是地下注水，是否觸發較大地震取決于在其壓力影響范圍內是否存在具有產生較大地震的結構面。結構面尺寸、應力狀態和注水導致的壓力變化，是影響地震震級的主要因素。

他強調，雖然頁巖本身是低滲透、塑性相對較強的巖石，其壓裂本身不會導致太大地震，但如果有斷層切斷或抵達水壓致裂頁巖層，則仍有觸發或誘發較大地震可能，且誘發地震的震級是沒有上限的。

也就是說，雖然頁巖本身破碎不至于產生大地震，但如果有斷層貫穿這些頁巖，水力壓裂產生的壓力就會沿著斷層擴散到其他地區。

一般而言，注水壓力越大，注水時間越長，注水的影響范圍越大，觸及較大斷層可能性便越大，發生高震級地震的風險也就越大。

前述美國地質學者奧斯丁•霍蘭德也指出，誘發地震的最大因素是所在地原本的地質和應力狀況，因此，在地質構造活躍地帶進行水力壓裂和高壓注水活動時，應更加謹慎，水力壓裂井與廢水處理井均應盡量避免斷層。

“從四川盆地、云南、貴州、廣西等油氣底層及構造特征來看，總體上大規模開采時發生較高震級的誘發地震的風險較大。若在這些地區進行深井回灌或地下注水，無疑將增大誘發地震風險。”雷興林說。

頁巖氣警鐘

根據美國能源信息署2011年估計，中國擁有1275萬億立方英尺（約36.1萬億立方米）的技術可及的頁巖氣資源，超過美國和加拿大的總和。

不過，中國近四成頁巖氣資源分布在西南地區，覆蓋四川、重慶、云南、貴州、廣西等省市區。這些地方約儲存有10萬億立方米的頁巖氣。

與美國頁巖氣資源大多儲于深度不足3000米的海系頁巖層的情況不同，中國西南地區的優質頁巖氣資源主要儲存在地下3000-5000米之間的陸系頁巖層。

美國頁巖氣資源分布地區地表條件優越、地勢平坦、地廣人稀，中國西南地區則地形復雜、地勢高差大、人口密集，大規模鉆井不僅會對人口密集地區產生干擾，還會增加當地對基礎設施的需求，更容易誘發山體滑坡等地質災害。

根據國際能源署（International Energy Agency）的統計，頁巖氣開發所需的壓裂井數量是傳統油氣資源的10倍，且鉆井和生產作業對地面影響較大。

奧斯丁•霍蘭德告訴財新記者，雖然水力壓裂和高壓注水活動導致大地震是小概率事件，但這并不代表沒有發生的可能性。因此，對這些可能的地震風險進行充分論證和監控是有必要的。

據雷興林介紹，對于人為地震活動，根據檢測數據進行實時概率預測是可行的。多數情況下，停止注水后，地震活動會迅速衰減和消失，這在四川南部尤其明顯。

不過，雷興林指出，由于相關企業對油氣開采和注水作業數據諱莫如深，研究者往往等到頻繁的小震活動或中級規模地震發生后才介入研究。

“如果可以提前合作，研究者對水力壓裂井和注水井周圍的地震活動進行加密觀測，跟蹤注入液去向，評估壓力是否向大斷層擴散，并通過統計方式預測發生大地震的可能性；當判斷存在誘發大地震危險時，企業可及時通過改變注水壓力、注水方式，預防大地震的發生。”雷興林說。

財新記者獲悉，截至目前，中國頁巖氣開發尚未采用地下注水方式處理廢水。在重慶和陜西進行的小規模頁巖氣試開采活動，均通過水處理方式處理廢水。不過，對于日后大規模開采后的頁巖氣廢水處理方法，業界也沒有定論。

一位外資頁巖氣運營商顧問向財新記者坦陳，頁巖氣開發對環境的影響本身就是一個很敏感的話題，公開討論不多。其原因，乃是國內頁巖氣開發規模有限，環境影響尚不突出。“但這并不是說沒有問題，只是規模還不到。”他補充道。

一位中石化內部人士告訴財新記者，目前，國內相關企業的確還沒有把頁巖氣開采誘發地震作為一個問題正式討論過。他認為，即便是剛剛發生雅安地震的四川省，也不至于“談震色變”。

“美國每年新增一到兩萬口井，都是用水力壓裂。如果（地震）問題那么嚴重，也不會繼續這樣大規模的開采。”上述人士稱。

中石化石油勘探開發研究院高級工程師包書景坦陳，現階段對頁巖氣商用開采的環境影響評估，的確還未將地震風險考慮進去，主要原因是主流觀點認為人工壓裂量與自然的壓力差得很遠。不過，包書景表示，“如果說水力壓裂是（引發）地震的最后一根稻草，這種可能性也是有的。”

包書景認為，提示可能的地震風險，將地震風險納入頁巖氣開采環境影響評估，是應該的。

雷興林建議，油氣企業的地下作業和注水活動的環境影響評價應由中立的第三方機構進行；在國家和政府層面，也應該有相應的監管機制，對這些具有產生地震風險的作業活動的安全性進行有效監控。

“在經濟優先的大前提下，中國在上述方面有些滯后，這可以理解。但（相關工作）一定要做。”雷興林說。