因人而起的地震？

2020年12月，法国小城文德奈姆发生了地震。但地震的原因似乎与自然因素无关，这究竟是怎么回事？

谈及此事，文德奈姆的居民仍心有余悸：2020年12月4日，这座小城发生了地震，震感明显！此前，当地无地震 告的纪录已保持超过50年，如今却被定为地震中风险区。不过，当地居民对这次地震的到来似乎并不意外：自2019年11月12日起，地下时不时毫无征兆地轻微颤抖，幸好并未造成人员伤亡；而每一次地震，震级都不超过里氏3.6级。

但地震似乎不太像由自然因素引发的。很快，大众的视野纷纷转向了本土地热能开发商Fonroche Geothermie。该公司地处文德奈姆和赖什泰特之间，厂址不偏不倚位于12月那次地震的震中。保险起见，下莱茵省政府暂停了地热开采活动。实际上，人们对Fonroche Geothermie的怀疑并非毫无根据：工厂坐落在数座5千米深的地热井之上。顾名思义，这里就是所谓的地热发电站。往地下钻得越深，水温越高，毕竟越往深处越接近地核，而地核的温度高达5500℃。“每往下1千米，水温平均增加30℃，在文德奈姆地热井抽取的热水温度高达150℃。”瑞士纳沙泰尔大学地热学教授伯努瓦·瓦利（Beno?t Valley）解释道。

位于文德奈姆的这处深层地热矿井于2020年12月引发了3.5级地震，现已停工。

从地下深处获取的天然地热是一种极具前景的可再生能源。理论上，地热不仅能为当地供暖，还可用于制造超级洁净的电能。实际操作中，钻井的选址非常关键。在冰岛，60%的能源来自地热，这里确实是利用地热的理想之地：人们可以非常方便地从火成岩中的含水层泵取热水。但在文德奈姆，情况就大不一样了。“这里没有含水层，我们需要在天然岩石的裂隙即断层中掘取热水。问题是裂隙太窄，水在其中流速极慢。”法国斯特拉斯堡大学地热研究员让·施密特布尔（Jean Schmittbuhl）指出。因此，必须先用“水力压裂”技术拓宽断层，才能抽取热水。具体来说，是往井中注入高压水，利用水流的强大力量将断层撑开。有时还需要往水中添加化学物质以溶解堵塞在断层里的矿物质，比如方解石。

水力压裂如何操作？

深层地热开发主要是利用地下深处狭窄断层里的高温水。要达到这一目的，需采用水力压裂技术。首先，在地下钻井以注入高压水（1）。注入的高压水会拓宽断层（水平箭头所示），导致周围原本稳定的岩石块松动，各自向反方向移开（竖直箭头所示），由此产生的剪切裂隙会引起地震（2）。一旦断层裂缝扩得足够宽，就可以开发地热，即用泵抽取地下深处的热水（3）。抽取上来的地热水可为城市供暖，完成供暖后的水被运回断层，重新加热。

当心水压！

但是，这项技术不无风险。“在设法扩大巨石裂缝的过程中，势必会引起微型地震。一般情况下，我们会特别谨慎，尽量让震动保持在难以察觉的状态。”让·施密特布尔确认道。所以，对于这类工程，操作必须“慢慢来”：尽量控制水压，并谨慎挑选断层。“有些地方的水压已然很高，如果再施压，就可能造成覆水难收的局面。”这位专家明确指出。其风险是如多米诺骨牌效应那样引发一系列地面运动，最终导致强烈地震。

在阿尔萨斯地区，另一处深层地热能源站位于苏尔茨市，这里自1987年便开始利用地热，到目前为止尚未出现明显问题。这些年来，也出现过成百上千次微型地震，震级皆不超过2级，一般人察觉不到。2017年，韩国浦项市的一次深井地热开采引发了5.4级地震，造成135人受伤！幸好，这只是一次极特殊的意外，据让·施密特布尔称，“当时注水处附近有一块即将断开的天然大断层，在工程开始前未被鉴别出”。

2017年，韩国浦项市的一次深井地热开发导致地震，造成135人受伤，大量设备物资损坏。

研究人员仍在寻找原因

那在文德奈姆到底发生了什么呢？“我们正在调查中。”法国地矿研究局地质学家玛丽亚娜·彼得-鲍里（Marianne Peter-Borie）回应说。2020年12月地震的震中正好位于地热发电站工地下方，毫无疑问和地热开发有关，Fonroche Geothermie也承认了这点。只是2019年11月的那次，震中在厂址5千米之外，目前尚存疑问。为了查清原因，调查人员将“模拟水力压裂所注入液体在不同岩层的传播”，彼得-鲍里指出，“以查明它们能否到达如此远的地区并成为所探知地震的诱因”。如果两者之间确实存在关联，就需要查明引发事故的详细原因。比如，Fonroche Geothermie是否不顾风险强制进行水力压裂？当地环保局经调查发现，该公司注水时的水压为140巴（1巴=105帕斯卡），而按规定不得超过100巴。另外一种可能是，该公司错误估算了地下断层的位置和方向，因而在水力压裂时出现了失误。

但无论如何，不能因为一次偶发事故就将此类地热开发视为“非常规”操作。这项技术有助于能源转化，可以让世界上多个地区摆脱化石能源依赖，转向使用可再生能源。“抽取地下深处的高温水能带动蒸汽机旋转，从而产生电能。”伯努瓦·瓦利指出，“传统的地热由于深度不够，只能用于供暖。”

如今，全世界都在寻找一种既不干扰地层脆弱平衡，又能提取地热的好办法。“说不定有一天，就是读了这篇文章的人找到了办法。”玛丽亚娜·彼得-鲍里打趣道。我们相信，对资源的获取和对地球的保护可以找到一个平衡点。

编译 邹伶俐

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