威远页岩气田密集台阵监测揭示注入诱发地震机制与断层活化过程

针对页岩气开采诱发地震风险管控难题，研究人员通过部署245个台站组成的密集阵列，构建了包含29,669个事件的高分辨率地震目录（ML ?1.35至3.42），揭示了威远气田南部孔隙压力扩散与北部断层活化的差异机制，为构造敏感区资源开采风险防控提供了重要依据。

　　

随着全球能源需求激增，页岩气开发成为缓解能源短缺的重要途径，但水力压裂（Hydraulic Fracturing, HF）诱发的破坏性地震（如2019年威远M_w 5.0地震）对居民安全和工程运营构成严重威胁。尽管学界对诱发地震机制已有一定认识，但因地下结构复杂性、触发物理过程不明确及断层属性认知不足，风险管控仍面临重大挑战。香港中文大学、南方科技大学与四川省地震局联合团队在威远页岩气田（WSGF）开展了突破性研究，通过密集台阵监测揭示了注入活动与地震活动的深层关联，相关成果发表于《Tectonophysics》。

研究团队采用四项关键技术：1）部署245台混合型节点仪（平均间距3 km），构建覆盖70×80 km的密集观测网络；2）应用LOC-FLOW算法处理42,497条地震事件数据；3）基于波形互相关技术精确定位29,669个事件（震级范围M_L ?1.35-3.42）；4）通过bootstrap分析验证定位误差（90%事件水平误差<120 m，垂直误差<150 m）。

【空间分布与迁移模式】
研究发现地震活动形成五个显著丛集区：南部R1-R3丛集紧邻HF井场，呈现符合孔隙压力扩散理论的迁移特征；北部丛集则沿既有地质构造分布，显示断层活化迹象。值得注意的是，2019年M_w 5.0震中区持续存在余震活动，暗示超长余震序列的存在。

【仪器性能验证】
在"4In1"站点对比四种地震仪（QS-05A、EPS-2-M6Q等）时发现波形振幅差异显著，强调混合台站需进行波形一致性校正。

【构造响应差异】
南部地震丛集呈NE-NW向共轭剪切破裂走向，与区域应力场一致；北部地震则沿隐伏断层呈线性排列，揭示HF流体可能通过降低有效应力激活断层。

该研究首次系统刻画了WSGF地震活动的三维精细结构，证实密集台阵对识别微震（M_L<0）和厘清触发机制的关键作用。持续活跃的余震序列提示，即使停止注水，断层系统仍可能长期保持不稳定状态。这些发现为页岩气田动态风险管控提供了科学依据：南部区域需优化注水参数控制压力扩散，北部则需规避已知断层带。研究团队强调，在构造敏感区实施资源开采时，应建立高分辨率地震监测系统并开展长期灾害评估，这对实现能源安全与地质灾害防控的平衡具有重要实践意义。