新的研究表明，即使使用液態二氧化碳進行壓裂，也會引起小規模的地震，而以前並不能明確地將這種現象歸咎於壓裂過程。雖然二氧化碳壓裂可以固碳，有利於環境，但二氧化碳和水基壓裂都會導致這些震顫，並可能引發更大的破壞性地震。

新的研究證實，壓裂是造成以前無法解釋的緩慢、小型地震或震顫的原因。產生震顫的過程與產生破壞性大地震的過程相同。

壓裂法是將液體強行注入地表以下，以開採石油和天然氣。雖然這種方法通常使用廢水，但這項特別調查研究了使用液態二氧化碳時的結果。這種方法能將碳驅入地下深處，防止其造成大氣熱量滯留。

據估計，二氧化碳壓裂法每年可節省的碳相當於10 億塊太陽能板。使用液態二氧化碳進行壓裂比使用廢水進行壓裂對環境更有利，因為廢水無法將碳阻擋在大氣之外。

加州大學河濱分校地球物理學副教授、《科學》雜誌上這項研究的合著者Abhijit Ghosh 說：”由於這項研究考察的是一個在地下封存碳的過程，因此可能會對可持續發展和氣候科學產生正面影響。”

然而，由於二氧化碳是液態的，戈什說，這項研究的結果幾乎肯定適用於用水進行壓裂，兩者都有可能造成地震。

在地震儀上，普通地震和震顫的表現是不同的。大地震會造成高振幅脈衝的劇烈顛簸。而震顫則較為平緩，震幅較小，在背景噪音之上緩慢上升，然後緩慢下降。

德克薩斯州阿爾瓦拉多附近的頁岩氣鑽井平台。圖片來源：Loadmaster（David R. Tribble）

戈什說：”我們很高興現在能夠利用這些震顫來追蹤壓裂流體的移動，並監測流體注入導致的斷層移動。”

此前，地震學家對震源有爭議。有些論文認為震顫訊號來自數千英里外發生的大地震，而有些論文則認為震顫訊號可能是人類活動產生的噪音，如火車或工業機械的運動。

「地震儀並不聰明。你可以在附近開一輛卡車，或是用腳踹一踹，它就會記錄下這種振動，」戈什說。”這就是為什麼有一段時間我們無法確定這些訊號是否與液體注入有關。”

為了確定訊號的來源，研究人員使用了安裝在堪薩斯州惠靈頓一個壓裂現場周圍的地震儀。這些數據涵蓋了整個六個月的壓裂注入期，以及注射前一個月和注射後一個月。

在剔除背景噪音後，研究小組發現剩餘的訊號是在地下產生的，並且只在註入流體時出現。戈什說：”我們在註射前後都沒有檢測到震顫，這表明震顫與注射有關。”

人們早就知道壓裂法會產生較大的地震。為了防止斷層在地下滑動而產生地震或震顫，一種方法是停止壓裂。戈什說，由於這種可能性不大，因此必須對這些活動進行監測，以了解岩石是如何變形的，並追蹤注入流體後的移動情況。

現在油氣業界可以進行建模實驗，以幫助公司確定不應超過的流體注入壓力。保持在這些限制範圍內有助於確保流體不會向地下大斷層遷移，從而引發破壞性地震活動。然而，並不是所有的斷層都會被測繪出來。

“我們只能在知道存在斷層的情況下才能建立這種實驗模型。有可能存在我們不知道的斷層，在這種情況下，我們無法預測會發生什麼，”Ghosh 說。