诱发地震监测：能源开发的被动地震方法和应用

万物皆有裂缝，那是光照进来的地方。

莱昂纳德 ▪ 科恩（Anthem，1992）

人类工业活动相关的地震监测研究已成为地震学领域的热点问题，同时也直接关系到地下空间开发和资源能源开采等生产活动的安全性。“诱发地震” 一词在本书（文）中泛指与工业活动相关的地震活动，且没有严格的震级界限，因此同时包含了中文表达中通常所指的震级较大的有感地震和震级小、能量弱的微地震。

诱发地震和微地震监测研究最早出现在20 世纪70 年代左右的地热和矿产行业。受限于地震监测设备的灵敏度，当时并未引起较大关注。随着21 世纪初页岩气等非常规能源开发热潮的兴起和配套地震软硬件技术的进步，微地震监测技术重新进入工业界和学术界视野并获得显著发展。微地震监测是刻画小尺度裂缝发育和储层描述的重要手段，而有感地震对于地震灾害监测和预警至关重要。此外，小震级的微地震也是描述完备震级、断层活动、地应力变化、流体运移和孕震机制等的重要部分。诱发地震监测是一种典型的被动地震方法。一方面，它与天然地震研究有着相似的方法和目的，更关注震源本身的性质；另一方面，诱发地震研究的区域通常是勘探尺度，跟勘探地震研究关注的地下速度结构关系密切。诱发地震研究是天然地震学（被动地震学）和勘探地震学（主动地震学）两者之间的一种连接与融合。

中文版序一

诱发地震活动是一种在全球范围内都具有重要意义的现象。如今，人类活动相关的地震在各大洲都有详细记录，并且在过去十年中，大量的研究工作使得该主题相关的出版物数量激增。随着诱发地震数据采集和处理方法的不断发展，坚实的基础知识开始显得尤为重要。此外，随着新的清洁能源战略的全面实施，例如二氧化碳地质封存和增强型地热系统的应用，被动地震监测正在逐渐成为一种通用的技术手段。

被动地震监测有许多超越人文及地域环境局限的应用。因此，我非常高兴这本著作《诱发地震监测：能源开发的被动地震方法和应用》能被翻译成中文，便于更多的中国学者和全球华人研究人员阅读和使用。

原书作者：大卫 ▪ 伊顿（David Eaton）

2023 年10 月

Passive Seismic Monitoring of Induced Seismicity: Fundamental Principles and Application to Energy Technologies 是加拿大卡尔加里大学David Eaton 教授基于微地震课程笔记及其团队在诱发地震领域多年的研究成果累积而成。本书对诱发地震监测的理论、方法、技术及应用进行了系统的梳理与综合，同时配有精美的图片和完善的课后习题。我们将此书翻译为中文版——《诱发地震监测：能源开发的被动地震方法和应用》[ (加) 大卫·伊顿(David Eaton) 著；李磊等译. 北京: 科学出版社, 2024. 4]，可用作高年级本科生和研究生的地震学教材，也可作为诱发地震和微地震监测相关领域从业人员的参考书籍。

本书共包含九章内容，第1 至4 章为诱发地震监测的基本原理，第5 至9 章为诱发地震监测的应用。

• 第1 章介绍了弹性介质的应力、应变和弹性模量等基本概念和本构关系，引出了弹性各向异性和孔隙弹性理论；

• 第2 章介绍了不同条件下的典型脆性破坏准则和三种断裂模式，还介绍了断层/ 裂缝的黏弹性和塑性等非弹性变形行为；

• 第3 章详细阐述了地震震源和地震波传播相关的重要概念，对震源机制、震级、震源谱模型和震级-频度关系等进行了重点介绍；

• 第4 章介绍了多种地应力测量方法和水力压裂技术；

• 第5 章介绍了被动地震数据采集的发展历程和监测设计优化的方法；

• 第6 章结合实际案例对井下微地震数据处理技术流程进行了介绍；

• 第7 章介绍了地面和浅井微地震监测的方法和应用案例；

• 第8 章介绍了微地震数据解释的主要技术流程和内容，并重点介绍了一种新的微地震解释方法及其应用效果；

• 第9 章是注水诱发地震综合研究的方法和案例，介绍了微弱事件检测、震源定位和震级计算等方面的最新进展，最后总结了目前诱发地震风险分析和监管的主要方法。

《诱发地震监测：能源开发的被动地震方法和应用》是具有代表性的诱发地震教科书，包含比较全面、系统的基础理论、方法技术和应用案例。原书作者David Eaton 教授是诱发地震领域知名学者，也是加拿大微地震行业联盟的领导人之一，具有多年的诱发地震和微地震教学与研究经验，特别是在页岩水力压裂诱发地震研究方面取得了很多创新性成果，他的大多数最新成果都被收录在这本书中。

诱发地震研究是近年来新兴的前沿和热点课题，涉及地球物理、地质和力学等多学科。诱发地震监测不仅是对已有地震学内容的丰富和补充，同时在页岩气开发、干热岩开采和二氧化碳地质封存等领域具有重要作用，跟能源安全和“双碳” 目标等国家战略息息相关。这本诱发地震教材由四位年轻学者共同翻译完成，他们都是诱发地震领域活跃的青年教师，对诱发地震研究前沿有着密切、持续的关注和研究。相信这本书的中文译本有助于让更多学生了解和探索诱发地震，也为更多国内学者和技术人员提供重要参考，让诱发地震监测更好地服务国民经济和社会发展。

南方科技大学：陈晓非

2023 年12 月

本书的第1、3 章由高大维翻译，第2、4 章由惠钢翻译，第5、7、8 章由李磊翻译，第6、9 章由谭玉阳翻译。初稿完成后，还邀请多位专家学者对译文的部分章节进行了审校。他们是南方科技大学张伟教授、成都理工大学梁春涛教授和原健龙副研究员、中国石油大学（北京）陈海潮教授和彭岩副教授、中国地震局地球物理研究所翟鸿宇副研究员、中国科学院地质与地球物理研究所武绍江副研究员、加拿大卡尔加里大学王超逸博士、中海油研究总院有限责任公司张洪亮博士和加拿大卡莫森学院的钟沐阳讲师。在此，我们对上述专家学者提供的宝贵意见和建议表示感谢。在译文初稿的编辑和整理过程中，有几位研究生参与其中，他们是中南大学的周雯、中国海洋大学的祁维新和加拿大维多利亚大学的朱懿劼，感谢他们的协助。

《诱发地震监测：能源开发的被动地震方法和应用》英文原版自2018 年出版以来，受到了全球读者的广泛关注。原书作者加拿大卡尔加里大学David Eaton 教授及其团队在被动地震监测领域深耕多年，以深入浅出和图文并茂的方式呈现了诱发地震监测的基础理论方法、创新技术及典型应用案例，是一本优秀的诱发地震教材和前沿著作。

该书的翻译出版非常及时，不仅为中文读者提供了系统的被动地震理论和方法知识，还展示了最新的微地震监测技术成果和应用案例，有望成为开展诱发地震和微地震监测学习、研究和应用的重要参考书。

中国科学技术大学：张海江

2023 年12 月

本书的翻译和出版得到了国家自然科学基金项目（42374076、42004115）、湖南省自然科学基金项目（2022JJ20057）和中南大学创新驱动计划项目（2023CXQD063）的资助。

本文摘编自《诱发地震监测：能源开发的被动地震方法和应用》[ (加) 大卫·伊顿(David Eaton) 著；李磊等译. 北京: 科学出版社, 2024. 4]一书“中文版前言”“中文版序一”“中文版序二”“中文版序三”，有删减修改，标题为编者所加。

ISBN 978-7-03-077991-5

责任编辑: 崔　妍

本书是一本聚焦诱发地震基础理论、方法技术和应用案例的地震学专业书籍。其中, 第1 至4 章系统阐述了诱发地震监测的基本方法原理, 包括弹性介质基本理论、典型脆性破坏准则、地震震源理论、地应力测量方法和水力压裂技术等, 第5 至9 章详细介绍了诱发地震监测的应用情况, 特别是重点分析了微地震数据采集、处理和解释技术的典型应用案例。此外, 本书附录汇总了相关的术语词汇解释、信号处理知识和数据格式说明, 方便读者查阅参考。本书可作为高年级本科生和研究生的地震学教材, 也可作为诱发地震和微地震监测相关领域研究和技术人员的参考书籍。

（本文编辑：刘四旦）

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