石油开采结束后十年，美国中部将发生地震

过去，美国中部很少发生地震。但在过去十年里，俄克拉荷马州和堪萨斯州的地震数量却急剧增加。地震活动的显著增加与该地区石油和天然气产量的增长同步。当化石燃料公司通过向地下井注入废水来处理废水时，地球深处的压力增加可能会引发地震。

现在，在一项新的研究中，研究人员表示，俄克拉荷马州的地震不仅越来越频繁，而且越来越深，因为油田废水会下沉并产生高压环境，这些环境位于地震发生的深层地下。研究表明，即使石油和天然气公司最终停止向地下井注入废水，废水仍可能继续下沉并增加压力，从而引发地震，并且可能持续10年。

“我们的研究表明，仅仅关闭注水井并不能立即阻止地震，”领导这项新研究的弗吉尼亚理工学院水文学家瑞安·波利亚（Ryan Pollyea）说。

压力蔓延

去年二月，波利亚在俄克拉荷马州参加一个研讨会时，产生了一个想法。“外面非常冷，我开始思考天气如何影响废水注入操作，”他说。波利亚在南加州长大，1994年的北岭地震和持续的干旱塑造了他的童年。他的母亲曾在洛杉矶市政府从事水资源保护工作，因此思考水与地震之间的关系对他来说是自然而然的事。

“我突然想到，任何储存在地面的废水可能都变冷了，”他说。当温度降低时，流体的密度会增加，随着密度的升高，流体压力会增加。这让波利亚想到，水的密度可能在与废水注入相关的地震活动中发挥作用。如果废水比深层地质构造中已有的流体密度更大，那么将高密度废水注入地下井可能会产生足够的压力来引发地震。事实证明，俄克拉荷马州和堪萨斯州的油田废水的确比地下地质构造中的流体密度大。

波利亚很想知道这种密度差异会如何影响地下压力。为了找出答案，他和他的团队构建了一个模拟系统，重现了系统的物理原理。

震动触发器

波利亚和他的团队周二在《自然·通讯》杂志上报道，模拟显示，高密度废水会下沉并取代深层岩层中密度较低的流体。“发生这种情况时，流体压力会增加，这可能会引发地震，”波利亚说。

在科罗拉多州北部和新墨西哥州南部的拉顿盆地，研究人员发现情况恰恰相反。在该地区，废水并不比深层岩层中的流体密度大，因此废水不会下沉，那里的地震也没有加深，研究小组报告称。但在俄克拉荷马州，在化石燃料公司注入这种高密度废水后不久，地震就会系统性地加深。这一发现暗示了该地区废水处理意想不到的长期后果。

“我们的模型显示，高密度废水处理引起的流体压力可能会在环境中持续存在，时间尺度超过10到15年，”他说。

尽管其他研究表明，降低注水速率可以减少地震活动，但波利亚说，这项新研究表明，仅仅关闭注水井并不能立即停止地震。