写在开头

这是一篇科普文章，不打算为任何人或机构洗白，也难有为民请命之效果。只是因为几天前国内首个深层页岩气田四川内江的威荣页岩气田正式开钻建设，我发的一篇微头条短文引起四川人民的重视，评论区一片反对之声，因此打算从纯科学的角度来讲讲采气与地震的关系。

利益相关：本人九族之内与三桶油皆无关系，也不会有气老板为此文付钱。当然了，与绝大多数人一样，我每天烧火做饭也是离不开天然气的。

为了把问题讲明白，此文共4000字，如果你无耐心读完，可以只看小标题与粗体字，以及文章最末的总结，也可以大致有个了解。

好了，言归正传。

地震是怎么发生的？

许多人一辈子都没遇到过地震，或者说没留意到发生过地震。即便是四川人，多数也不清楚地震究竟是怎么回事，这是导致一些误解的原因。

简单说，地震就是地球内部能量突然释放，造成地壳震动，振动波会以能量释放点为中心向四周传输，同时造成地面的破坏。请注意这里有突然两个字，就像别人一点点推你不会有什么不适，但当你失去重心啪地一声倒地便会感觉到痛。

我们脚下的大地是坚硬的，可以建起百层高楼来。但它对于整个地球来说却连鸡蛋壳都不如。我经常将地球比喻为一颗茶叶蛋——铁的地核像蛋黄，厚厚的有弹性的地幔就是蛋白，地壳就好比蛋壳了。如果真按比例计算，地球这颗蛋，它的壳连鸡蛋壳厚度的五分之一都不到。我们地球平均半径是6378千米，地壳平均厚度17千米，地球半径与地壳平均厚度的比大约是375:1；鸡蛋约5厘米大小，蛋壳厚度大约是0.35毫米，鸡蛋半径与壳厚度的比值约为71:1。怎么样，出乎意料吧？地壳真的很薄！

为什么我将地壳比作茶叶蛋呢？我们在煮茶叶蛋的过程中，为了更容易进味，会在煮到一半时将蛋壳敲裂。地壳也是破裂成许多块，我们称之为板块，地球的板块之间是相互运动的。

板块运动的根源在地核，它很热，温度超过5000℃，与太阳表面的温度相当。炙热的地核是个大铁球，它就像是烧开水一样炙烤着上面的地幔，推动着地幔缓慢地翻滚。而地壳其实是漂浮在地幔上表面薄薄的一层，于是也被地幔推着一点点移动。

地壳的移动速度很慢，最快的一年也只挪动几厘米（比如印度板块），人在上面感觉不出来。但问题是地核的加热并不均匀，地幔的热对流也是不均匀的，于是上面的地壳运动就有快有慢，它们相互之间就会发生挤压、碰撞和错动。

印度洋板块是世界上移动速度最快的板块之一，而欧亚板块比较稳定，于是印度板块经过几千万年的飙车向北偏东方向高速撞击欧亚板块，然后斜插到欧亚板块的下方继续向前平推，这就是喜马拉雅山脉和青藏高原形成的主要原因。

板块大多由坚硬的花岗岩构成，十几千米厚的岩石相互挤压堆叠，相互之间产生的力以亿吨计算，当巨大的压力造成岩石在挤压面破碎时，其爆发出的能量常常相当于几颗甚至几十颗原子弹爆炸的当量。板块震动起来，振动波传到地面会摧毁我们的房屋。

通过对地球内部的分析，我们大致可以得出结论：地球板块活动越活跃的地方，地震就越频繁。很不幸，四川就处于这样的地方。

四川的处境

四川是个长方形的盆地，在远古的时候，这里曾经是海洋。

在大约8亿年到5亿年前，这里是欧亚大陆凹下去的一块。我们前面说了，地壳本身是不稳定的，随着地壳的运动，在大约5亿年到3.7亿年前，这里几番起起落落，不断地从海变成陆地又陷下去复变成海洋然后又变成陆地。一直到1.9亿年前，这里终于上升成为内陆湖盆地，成为一个巨大的湖。也就是在几亿年的沧海桑田、起起落落中，四川盆地慢慢沉积了大量的矿产资源，其中就包括今天的石油、天然气和页岩气。

但是，印度板块至今没有停止挤压，青藏高原被它推着不断隆起，并且不断向东向北两个方向移动。这种移动造成极强大的挤压力在四川盆地的下方制造了许多断裂带，这些断裂带也是整个青藏高压及其周围地区地震多发的原因。

页岩气是大自然的财富

页岩是一种沉积岩，它主要由石英石和方解石等泥土颗粒物在水中一点点沉淀聚集而成，由于沉积是一层一层形成的，所以沉积岩呈现出像纸一样扁平的片状。

当水体里有丰富的微生物和藻类时，它们死亡后也会下沉到水底与泥土混合在一起，如果水底的氧气不足，这些微生物的残骸就不会被氧化，而是与泥土一起被封存存起来。

随着水底的沉积物越积越多，包含着微生物残骸的有机物也变得富集。页岩中可能含有95%的有机物，但是这些有机物仅占1%的质量，它们在地底强大的压力和地热作用下被极大地压缩分解，沉积物被压成坚硬的岩石，有机碳则被困在岩石颗粒的缝隙中。

页岩在其形成的过程中集聚了大量有机碳，它们是石油或天然气或者兼而有之，但由于它们常常深埋在千米以下，并且你很难将其释放出来，因此在相当长时间里它们是没有开采价值的。直到压裂法被发明出来。

压裂法开采的原理

压裂又称水力压裂，这种方法最早用来开采地底的石油。它1947年开始试验，1950年就投入了商业开采，目前在全世界（主要是美国）就有上千口油气井是采用水力压裂法开采的，这也使美国一举成为全球油气产量最高的国家。

我们前面介绍了，大量远古有机物随着泥土一起沉积在水底并且被密封在页岩的孔隙里，这些页岩又大多在深达千米的地下，要想将它们释放出来，我们需要将岩石粉碎。怎么做到呢？

当地质钻探人员发现地底存在含气页岩层时，他们会从地面向下钻若干个孔，同时操作钻头在页岩层中水平打孔，然后在底下埋设带孔的套管。一切就绪后，技术人员会通过高压泵向管道中注水并加压。

注入地下的水其实是泥浆，因为其中含有石英砂，当高压水将地下页岩压碎时，石英砂会填充到那些裂隙中起到支撑作用，这样就保证了其后抽出水时那些裂隙不会重新弥合。

地底压力的释放使得原本被困在页岩中的天然气被释放出来，这些气体顺着被压裂的缝隙源源不断地通过管道流向地面，然后被收集起来。

压裂与地震的关系

读了这么多文字，你一定很急迫地想知道压裂法开采天然气与地震有什么关系，它到底会不会引发地震？

从中石化公开的资料看，他们位于四川东南边缘的威荣页岩气田的平均钻孔深度达3750米，属于超深钻井。在如此深的地层，其压力十分巨大，并且岩石周围的结构也足够稳固，它不会像我们常见的沙子那样是流动的。同样由于施工工艺的要求，页岩气开采施工会选择地质相对稳定的区域，不会在地质情况复杂的断裂带打井，否则压力管道不能成功铺设。

同样在如此巨大的压力下，水的加压也是逐步增加，它不是爆炸式的。随着水压逐步加大，岩石会一点点碎裂，这时候地底可能发出如同鞭炮一样密集爆炸的声音。如此微弱的振动波在几千米之上的地面只有灵敏的仪器才能探测到。

页岩气在开采之后不会留下如煤矿一样的采空区，也不会发生地质坍塌事件。因为天然气是被均匀地困在岩石的孔隙中，只有被撑开的孔隙才会有气体释放，即使页岩中的天然气体完全溢出，其海绵状的空隙会被坚硬的石英砂填充，这使得页岩层的强度得以保持。

因此，页岩气的开采通常不会导致地面发生有感地震。

为什么近些年四川地震多发？

有朋友说了，你说中石化采气不会引发地震，但它打孔采气的这几年，我们这里确实是地震频发，你说没关系谁信？

这话说的也有道理，毕竟在时间点上，两个事件前后脚发生，甚至就在一起发生，你说相互之间没联系，至少四川人是不会相信的。我也不相信。

但是如果将视角扩大，把时间线拉得更长一些，你就会发现，其实大大小小的地震在全世界各地每时每刻都在发生，特别是在地质断裂带附近更是如此。下图是2020年3月15日后的一个月里发生在全球各地的2.5级以上的有感地震分布情况，你能说它们都与人类活动有关吗？

中国地震台公布的资料显示，最近发生在四川地区3.0级以上的有感地震，其震源深底大多在8千米以下，而页岩气钻探的最大深度不超过4千米，因此至少最近发生的地震与开采活动没有关系。

但是！但是！（敲黑板了）

如果我们再往前查询，就可以发现去年初连续发生的几次地震十分蹊跷：

2019年1月7日，四川自贡市荣县发生3.1级地震，震源深度4千米；

2019年1月23日，四川自贡市荣县发生3.2级地震，震源深度5千米；

2019年2月8日，四川内江市资中县发生3.3级地震，震源深度5千米；

2019年2月12日，四川内江市威远县发生2.9级地震，震源深度3千米；

2019年2月12日，四川内江市威远县发生3.3级地震，震源深度6千米；

2019年2月24日，四川自贡市荣县发生4.7级地震，震源深度5千米；

2019年2月25日，四川自贡市荣县发生4.3级地震，震源深度5千米；

2019年2月25日，四川自贡市荣县发生4.9级地震，震源深度5千米。

2月25日荣县连续三次地震发生后，页岩气开采活动暂停，相关区域就再也没发生过6千米以上的浅层地震，由此我们可以将上面的8次地震与页岩气的开采相联系。

在2019年，四川发生过大大小小数百次地震，特别是长宁县更是开启了震动模式，但从其震源深度看，这些地震是由于地质断裂引起，与人类活动无关；并且发生在威远和荣县的多次地震也由于发生的深度大于8千米，也不应该归咎于燃气开采。

从国家地震局提供的资料看，这里在历史上就是地震多发之地，在板块活动频繁的时期更是如此。

写了这么多，想必你也看累了，下面简单做个总结：

页岩气的开采理论上不会引发地震，但实际上并非总是如此。

四川盆地早期是一块濒海盆地，在几亿年的起起伏伏中积累了大量矿藏，其中包括丰富的天然气资源。

四川盆地因印度板块的挤压、青藏高原的隆起而受到挤压，盆地四周的断裂带使这里地震频发。

人们通过向地下注射高压水流压裂页岩，获取页岩气，从原理上看整个过程不会引发大的有感地震，但2019年初发生在四川威远县和荣县的几次浅层地震与地质钻探的深度接近，因此不能排除二者之间存在相关性。

如果页岩气的开采可以引发有感地震，它的机理是什么？如何预防？这将是科学家们需要探索的课题。

地震当然不是什么好事，因噎废食也不可取。好消息是，威荣气田开采区域的地质情况总体稳定，如果开采时加以注意，应该不会引发大的破坏性地震。

尽管国际能源价格在低位徘徊，并且我们也不难获得充足的油气，但摸清自身的能源家底、完善自己的开采技术，做到未雨绸缪。在万一能源中断时保持经济可持续发展、大家依然可以生火做饭，这也是我们必须现在就做的工作。