全球页岩气产业的发展极大的满足了人类日益增长的能源需求。
但是，开发过程中的水力压裂也经常伴随着地震，甚至是破坏性地震。全球都是如此。
因此，认识页岩气开发触发地震的控制因素和破坏性地震的触发过程对安全生产和地震减灾至关重要。
位于四川盆地南部的威远页岩气田，是国家级页岩气开发示范区。自2015年以来，已经发生了8次M≥4.0地震和超过250次M≥3.0级地震。其中M≥4.0级地震主要发生在2018-2020年。
图1. 威远页岩气田诱发地震的研究背景。 (a) 威远页岩气田(WSGF)、长宁页岩气田(CSGF)和泸州页岩气田(LSGF)的位置和区域M≥4.0级地震。 (b) 威远页岩气田的构造断层、页岩气生产平台、破坏性地震和台网分布概况。 (c) 威远页岩气田2009年至2021年地震数量分布。自2015年中以后，M≥3.0级地震发生频率显著增加。
我们利用密集台阵对该区进行了体波成像（tomoDD），并进行了高精度地震定位（2019年3月-2021年2月）。
图2: 威远地区的高精度地震定位结果，颜色代表年份。
结果表明，在浅部区域(<5km): 1) M≥4.0地震只发生在威远背斜内部；2) 在靠近威远背斜的区域，发生了很多的M≥3.0地震；3）在远离背斜的区域，地震震级均小于3.0。这些分布规律表明浅部M≥3.0地震震级和位置主要受威远背斜构造形变控制。
图3. 基于深度的M≥3.0级地震分布。
深部区域(≥5 km)的M≥3.0地震主要分布在基底断陷内部和基底断陷的北东侧。结合体波速度反演结果，我们推测基底断层延伸至更北东的区域并产生了两次该区最大地震(Ms 5.2和Ms 5.4)。
针对威远页岩气田最大的Ms 5.4级地震，我们利用高精度余震分布约束出断层面倾角43°. 该地震发生之前的三个月之前，最近的H37平台正在进行压裂活动，地震活动性反映明显。
图4. 威远M 5.0地震之前(彩色)和之后的地震分布(白色)。H37平台在~-150至-90天进行了压裂活动。
此外，我们的成像结果显示在荣县附件区域，存在着一个延伸至约4 km的低速带，与墨林断裂带吻合。2019年2月的ML 4.9级地震就发生在较浅的墨林断层上。
该结果已经发表在Tectonophysics上，第一作者为香港中文大学博士生资金平，通讯作者为香港中文大学杨宏峰教授。合作单位包括四川地震局，中国石油大学（北京）。
文章来源 微信公众号 格震至源
