为满足人类对于化石能源的需求，地下流体注入与水力压裂技术分别对油气田和页岩气的增产做出了极大的贡献.然而，流体在地下的注入会带来地下孔隙压力的增加，使得正应力减小，促进已有断层的破裂(Hubbert and Rubey, 1959)进而引发一系列的地震活动(Bao and Eaton, 2016; Ellsworth, 2013; Grigoli et al., 2018; Guglielmi et al., 2015; Skoumal et al., 2018).这些由于人为的工业生产活动所引发的地震被称为诱发地震，其危害的大小及影响的范围是亟待解决的重要问题.

工业生产所诱发的地震活动会对工业活动和人类生活产生重要的影响.诱发地震不仅对当地居民正常的生产生活有着直接的影响，也会引发民众对于相关工业活动的担忧与质疑.这些对安全的担忧所造成的直接影响通常是减少甚至暂停相关的工业活动.例如西班牙近海的Castor地下储气库项目，自2013年9月开始正式注入气体以来，在大约40天内储气库附近发生超过1000次地震事件，最大震级为M_W4.3级.研究结果表明这一系列地震活动的发生与储气库的气体注入活动存在直接联系(Cesca et al., 2014; Gaite et al., 2016)，这也导致西班牙政府于2014年末直接关停了这一储气库项目.因此，确定工业活动与诱发地震之间的因果联系与触发机理，是保证工业活动正常开展与运行的关键.

承担西气东输工程重要枢纽功能的呼图壁地下天然储气库是中国目前储存量最大的天然气储气库，设计总库存量约107亿立方米，于2013年6月投入使用.它依托枯竭的呼图壁气田而建，通过夏天储气、冬天放气来满足东部地区天然气的供应.区域构造上，呼图壁储气库位于准噶尔盆地与天山的交汇处的呼图壁背斜上.天山形成于古生代，在新生代以来又经历了强烈的挤压变形，导致天山再度处于隆升状态，并在天山南北发育有一系列的逆冲-褶皱带(杨晓平等，2008).从北向南依次为独山子—安集海背斜带、霍尔果斯—玛纳斯—吐谷鲁背斜带和南安集海—齐古背斜带.GPS观测结果显示，研究区域内的南北向缩短速率在2~5 mm·a^-1(Qiao et al., 2018).北天山活跃的构造活动导致了该区域成为我国主要的地震活动带之一，震级在3级及以上的地震事件频频发生(Lu et al., 2017)，这其中包括1906年玛纳斯7.7级地震和2016年呼图壁6.2级地震，Lu等(2017)的研究结果认为霍尔果斯—玛纳斯—吐谷鲁背斜带为这两次大地震提供了孕震环境，并且天山正在经受的持续挤压作用会提高准噶尔南缘断裂和霍尔果斯—玛纳斯—吐谷鲁断裂之间区域发生地震的可能性.

自储气库建成以来至2018年底其附近(距储气库中心距离小于100 km)共发生了48个3.0级以上的地震，特别是2016年12月8日呼图壁储气库西南方向约60 km发生了一个M_S6.2的大地震(图 1).而且，在距储气库中心100 km的区域范围内包含呼图壁县，昌吉回族自治州以及乌鲁木齐市，总人口超过三百五十万，储气库的工业活动与地震活动性的关系是对当地居民正常的生产生活具有重要影响的安全问题.

图 1

Fig. 1

图 1 研究区域的地理位置.黑框表示距储气库中心100 km的范围，圆圈表示自储气库投入使用以来ML>3.0的地震事件，颜色和大小分别对应发震时间和震级.白色方块为呼图壁储气库附近的主要县市，五角星为2016年发生在呼图壁县的MS6.2地震，红色封闭阴影为呼图壁储气库在地表的投影，白框为研究区域.黑色实线为断层，HMTF：霍尔果斯—玛纳斯—吐谷鲁断裂，JSMF：准噶尔南缘断裂，XF：西山断裂 Fig. 1 The location of research area. The black dashed rectangle indicates the range of 100 km from the gas storage, the circles represent the earthquakes of ML>3.0 since the gas storage was built, different colors and radius indicate the occurrence time of earthquakes and relative magnitude, respectively. The white squares are the nearby cities, the star is the MS6.2 earthquake that occurred in Hutubi county in 2016, the closed red shadow is the projection of the gas storage on the ground, the white rectangle marks the research area. The black solid lines indicate the faults, HMTF: Huoerguosi-Manas-Tugulu fault, JSMF: Junggar southern margin fault, XF: Xishan fault

为了监测呼图壁储气库局部区域的地下介质特征变化，新疆维吾尔自治区地震局围绕储气库周缘布设了约30个三分量流动地震台站进行观测(图 2).基于这些数据，王芳(2017)利用背景噪声研究了呼图壁储气库周缘浅层速度结构和介质变化特征，结果表明地下介质的波速呈现季节性变化，可能与储气库充放气活动和局部的地下水位变化等因素有关.王娟娟等(2018)利用背景噪声成像方法获得了呼图壁储气库地区的浅层S波速度结构，认为储气库区域S波速度较低的现象是由于流体抽注所引发的岩石裂隙造成的.Tang等(2018)的研究结果表明呼图壁储气库诱发的地震活动与生产作业过程中注入速率和井口压力的突然变化相关，这样的突变对附近断层产生了相应的应力突变，使得孔隙压力达到临界状态，从而诱发了地震活动.此外，Qiao等(2018)基于GPS和InSAR的观测结果认为储气库周缘孔隙压力的变化足以引发气库周围发生微震事件，相比于采气期，注气期间发生的地震活动数目明显增多.但是截至目前，呼图壁储气库对周缘地震诱发的空间有效范围和区域尺度上诱发的时间变化规律仍然缺乏研究.

图 2

Fig. 2

图 2 模板地震的分布. (a)经过信噪比筛选出的37个模板地震，左侧白色圆圈对应模板地震20161024_023140，右侧白色圆圈对应模板地震20160817_064323; (b)经过互相关检测筛选出的12个模板地震.黑色封闭阴影为储气库在地表的投影，白色三角形表示流动台站的位置.白色方块表示储气库附近县市，黑色实线表示断层 Fig. 2 Distribution of template earthquakes. (a) 37 selected template earthquakes, the white circles correspond to the template earthquake 20161024_023140 (left) and 20160817_064323 (right). (b) 12 template earthquakes selected by cross-correlation screening. The black closed shadow is the projection of the gas storage on the ground, the white triangles are the transportable stations. The white squares are the nearby cities, the black solid lines indicate the faults

储气库周缘这些地震的发生到底是由于这一区域本身的构造活动所引发还是由于储气库运行引起的应力变化而诱发，或者如何识别出诱发地震与构造地震以及诱发机制等关键科学问题亟待解决.而这些问题的解决对于储气库正常运行和采取相应措施降低诱发地震的危害有着至关重要的作用.呼图壁储气库附近的流动台站由于其观测目的和成本的要求，呈现出人为活动干扰大、噪声较多的特点，实际发生的大量地震事件湮没在噪声里导致难以被准确地识别出来，因此挑选出被遗漏的微震事件从而完善地震目录是研究地震活动规律与储气库运行之间联系的关键.本文将利用呼图壁地区的流动台阵记录的连续三分量波形数据，通过模板匹配滤波技术寻找遗漏的地震事件，并根据新得到的检测地震目录分析地震活动性与储气库活动在时间和空间上的联系.

本文使用的数据来源于新疆维吾尔自治区地震局在呼图壁储气库附近建立的密集流动台阵(图 2).由于2016年之前的数据记录存在一定缺损，因此本文基于流动台阵中的24个台站记录到的完整性相对较好的2016年全年的连续数据进行研究.

本文以呼图壁储气库为中心，在86.5°E—87.5°E，43.5°N—44.5°N的区域范围，利用模板匹配滤波技术(Peng and Zhao, 2009; Shelly et al., 2007)对2016年全年的连续波形数据进行搜索，寻找可被检测到的微震事件.模板匹配滤波技术是基于在大致相同位置发生的地震事件在同一台站记录到的波形具有相似性这一原理(Schaff and Beroza, 2004)，将已有的地震事件作为模板，对连续记录进行滑动扫描，找出连续记录中波形与模板相似的部分作为新检测到的地震事件，从而完善地震目录.

首先需要挑选候选模板地震.本文从中国地震台网统一地震目录中获取研究区域内2016年发生的所有地震作为候选模板事件.接下来对数据进行预处理，其处理步骤主要有：(1)对数据进行拼接；(2)对于每一天都筛选出在当天具有完整记录的台站；(3)对连续数据做2~8 Hz的带通滤波以获取区域微震检测所需的高频信息；(4)将数据由100 Hz降采样至20 Hz以提高计算效率.然后，利用IASP91模型(Kennett and Engdahl, 1991)作为参考模型计算所有候选模板地震的P波、S波理论到时，在已标定的理论到时附近再进行更准确的手动标定.标定P波、S波到时之后再分别对候选模板地震三分量记录计算各自的信噪比.对于垂向/水平分量，我们选取P波/S波到时前1 s至后5 s这一时窗为信号项(图 3c)，以保证记录中包含地震信号及其最大震幅，选取相应的P波/S波到时前7 s至后1 s为噪声项.通过计算信号项与噪声项的振幅均方根的比值，便得到对应的P波/S波的信噪比.对于一个候选模板地震，如果此事件同时被三个或更多的台站所记录到，且各台站三分量地震记录的信噪比都高于5，则选取这一事件的信号项为一模板地震.经过上述处理后，我们共获得37个满足要求的模板地震(图 2a).

图 3

Fig. 3

图 3 模板匹配滤波实例.基于模板地震20160430_134036的检测结果.(a) 2016年4月30日连续数据平均互相关系数.红色虚线代表检测阈值(0.24)，超过阈值以上的黑点是通过该模板检测到的7个地震事件，红点是模板事件本身; (b)平均互相关系数的统计分布; (c)模板地震时窗的截取.每道波形左侧是台站与分量名，连续波形(灰色)中的红色部分为模板地震信号窗口; (d)该模板地震匹配到的一个地震事件，右侧是与(c)中模板事件对应台站各分量的互相关系数值 Fig. 3 An example of seismic event detection using matched filter technique. The example result of the template earthquake 20160430_134036. (a) The mean cross-correlation coefficient (CC) of continuous data on April 30, 2016. The red dashed line is the threshold of mean CC (0.24) and the black points above it are the seven detected seismic events, the red dot is the template earthquake itself. (b) The histogram of the mean CC. (c) The waveform time window (red) of the template earthquake. (d) Waveform time window of a matched seismic event with the CC values labelled on the right side

根据筛选出来的模板事件来匹配相似的地震事件取决于所有台站上两者之间的平均互相关系数，如果系数高于设定的阈值则认为检测到一个事件.对于某一模板地震，将各通道分量与对应通道分量连续记录进行滑动计算，每移动一个采样点，利用式(1)计算相应的互相关系数(cross-correlation coefficient，CC).

(1)

其中X(t)和Y(t)分别表示模板地震记录和连续波形记录，t₀和t₁分别表示时间窗开始和结束的时间，X和Y分别表示在时间窗t₀-t₁内X(t)和Y(t)振幅的均值.这样对于记录到某一模板事件的所有台站的各分量，我们都得到每个采样点对应的互相关系数，即每道的互相关系数时间序列(图 3a).将该模板下每一道的互相关系数时间序列平移到模板事件的发震时刻，并进行线性叠加和取平均，就得到该模板对应的平均互相关系数时间序列.

模板匹配的结果依赖于阈值的设定.合理的阈值设定应该是最大化检测能力和最小化检测误差之间的平衡点.阈值过高会降低检测能力，遗漏地震事件；而阈值过低会增加误差，误识别非震事件.依据Peng和Zhao(2009)的方法，本文采用CC值的绝对中位差(Median Absolute Deviation，MAD)的9倍为阈值(图 3).当平均互相关系数时间序列某一时刻的CC值大于所设定的阈值时，我们就认为这是一个被该模板检测到的地震事件.

除了要保证匹配检测的准确性和敏感性，每个模板匹配检测结果之间是否重复也是评价检测结果的重要指标.先利用所有的模板搜索，再去除重复事件是目前条件下最完备的方法.但是存在两个问题：一是模板事件在任何情况下都难以完全覆盖整个研究区域，在覆盖不到的区域不可避免地会有遗漏，这是该方法本身的限制.二是在地震频繁发生的区域模板密集会有大量的重复结果出现，全部搜索会浪费大量的计算资源.以20161024_023140(UTC时间)M_L3.0模板地震和20160817_064323(UTC时间)M_L3.1模板地震为例，前者对于2016年全年连续记录的匹配结果为匹配到了22个在已有地震目录的地震事件和4个新检测地震事件；后者匹配到了38个包含在已有地震目录中的地震事件和55个新检测地震事件.前者的匹配出的共计26个地震事件完全可以被后者搜索到.

综合考虑完备性和计算效率两个方面，我们选择了一个折衷方案，即在牺牲一定完备性的情况下提高搜索效率.因此，我们又对模板地震事件进行了互相关检测.具体来说，每计算完一个模板地震，利用所得到的检出地震的发震时刻与剩余模板地震发震时刻对比，若时差小于2 s，我们认为这两个模板地震本身可以互相匹配.考虑到对于相关性很高的两个模板地震之间可以从更大震级的事件中获得信噪比更高的模板事件，我们选择震级较大的那一个作为用以匹配的模板事件.在37个模板地震中，我们通过独立性检测得到了12个互不相关的模板地震，缩减了约67%的计算时间.在这12个模板地震中，有10个模板可以在2016年的连续记录中匹配到不在原地震目录中的地震事件，另外2个模板在2016年的连续记录中只能匹配到其本身.利用这12个互不相关的模板地震在2016年的连续数据中匹配到了超过阈值的记录为248个，其中包含在原有地震目录的地震事件有97个，新检测的地震事件为151个.因此，经过匹配滤波将原有地震目录从253个扩充到404个地震事件，增加了约37.4%.虽然不可避免地在提升匹配效率的同时可能会漏掉一部分结果，随着后期对储气库诱发地震这一问题研究工作的深入，在模板数量大幅度提高，空间分布更加全面的情况下，未来有望获得更加完备的结果.

我们对新检出地震事件的发震时刻和震级进行了估计.由于相同震源位置的地震在同一台站具有相似的记录(Schaff and Beroza, 2004)，因此用某一地震模板检测到的所有地震事件发震位置大致都与模板地震在同一位置.基于这一假设，检测事件的发震时刻可以通过比较CC值最大对应的时刻与模板地震的发震时刻在连续记录上的时间差得出.对于检测事件的震级，本文计算了各个分量的检测地震和模板地震时间窗内最大震幅比，并基于相应中位数作为检测事件与模板地震的振幅比，根据“振幅每增加10倍，震级相应增加1级”的原则估算了检测事件的震级(Peng and Zhao, 2009).

为了评估匹配检测所获得的地震目录的质量，我们分析了新旧目录的完备震级.完备震级(magnitude of completeness, M_c)是评估地震台网检测能力的一个常用定量标准，也是研究区域地震活动规律的重要研究对象.完备震级的定义是：在一个时空范围内，地震能被100%检测到的最小震级(Rydelek and Sacks, 1989).对于新得到的检测目录，我们基于最大曲率法(Wiemer and Wyss, 2000)计算该目录的完备震级.最大曲率法是选取震级-频度曲线，即G-R曲线(Gutenberg and Richter, 1944)中斜率的最大值作为完备震级，此时的完备震级往往也是非累积地震数目中最大频度地震所对应的震级(黄弈磊等，2016).如图 4所示，通过统计非累积地震数目与震级的关系得到原有地震目录的完备震级为0.8，检测地震目录的完备震级为0.7；通过最大曲率法拟合G-R关系得到原有地震目录的完备震级为1.1，检测地震目录的完备震级为0.7.图中原有地震目录的累积地震数目在2级左右有明显的跳变而难以拟合合理的直线，但是新的目录更好地符合G-R频度的分布，可以拟合较好的直线以估计完备震级.这表明模板匹配滤波方法可以有效地提高区域台网的地震检测能力.

图 4

Fig. 4

图 4 新旧地震目录完备震级的确定.(a)检测地震目录(圆圈)和原有地震目录(三角)中地震数目和震级的关系, Mc分别为0.7和0.8.(b) G-R关系拟合估计完备震级.直线1表示检测地震目录，直线2表示原有地震目录，对应的a, b值为线性拟合的结果，Mc分别为0.7和1.1 Fig. 4 Determination of the magnitude of completeness of the existing seismic catalog and the relocated seismic catalog. (a) The number of earthquakes versus magnitude. The circles represent the relocated catalog and the triangles represent the existing catalog, and the Mc are 0.7 and 0.8. (b) Fitting of the G-R relationship for the relocated catalog (line 1) and the existing catalog (line 2), the Mc are 0.7 and 1.1 and the corresponding fitting line coefficients a and b are labeled

基于检测得到的新地震目录，我们结合储气库的气压总量与变化量对储气库活动与地震活动性的关系做了进一步的分析.如图 5所示，根据储气库气压总量的变化趋势，2016年的4—9月春夏季气库气压不断增加属于充气周期，1—3月以及10—12月秋冬季气压总体不断下降属于放气期.可以发现，在充气期，储气库气压总量持续增长至最高约29 MPa，研究区域在充气期也进入地震频发状态，4月底地震数目异常高是由2016年4月30日当天发生的M_L3.8地震的前震和余震导致，巧合的是该地震与气压的剧烈跳变正好吻合.但是值得注意的是该地震在距离呼图壁气库约28 km远的地方，虽然Tang等(2018)根据气库建成初期2013—2015年的数据分析指出充放气的产生的应力突变会诱发气库附近的地震，其影响局限在距离气库约10 km范围内, 该地震在近30 km的范围内是否还是由气库触发？虽然地震定位存在一定的偏差，但是根据现有的数据还无法排除气库充放气的影响范围会随着时间向外延伸的可能性.在7—9月份的地震活动性在整个2016年表现的最为剧烈，地震数目几倍于放气期.相反，在放气期期间，由于气压总量的相对下降，地震活动性相对于全年峰值大幅降低.

图 5

Fig. 5

图 5 储气库活动和地震活动性的时间关系. (a)储气库气压总量变化和地震频次的关系，地震频次以10天为单位，黑色柱状图表示在完备震级(0.7)范围内的地震数目，灰色表示在完备震级范围外的地震数目，黑色曲线表示储气库总气压值，红色五角星表示发生的3级及以上的地震，黄色五星为2016年4月30日的ML3.8地震.(b)红色曲线为储气库气压变化相对值 Fig. 5 Temporal variation of gas storage and seismicity. (a) The temporal variation of the total pressure of the gas storage and the histogram of earthquakes with a bin of 10 days. The black bars are the histogram of earthquakes within the range of magnitude of completeness (Mc), the gray represents the number of earthquakes beyond the Mc range, the black curve is the total pressure of the gas storage, the red stars are the earthquake of magnitude 3 or higher, the yellow star is the ML3.8 earthquake occurred on April 30, 2016, and the approximate loading season is also labeled. (b) The red line is the relative pressure change of the gas storage

地震活动性除了受气压总量的影响，我们也分析了气压的变化与地震活动性的影响.为了更直观地展示储气库气压变化的相对值对地震活动性的影响，我们绘制了储气库气压变化量曲线(图 5b).可以看出，在1—3月份的放气期，储气库气压的相对变化量很大，但是地震活动较为平静，10天均值约为3个地震；在7—9月份，储气库气压的变化非常平缓，地震活动反而特别频繁，10天均值都超过了20个.有意思的是，比较1—3月与10—12月的活动性，虽然这两个时段均属于放气期，但由于气压总量的显著差异，10—12月(约25 MPa)的地震活动性明显强于1—3月(约19 MPa)的时候.因此，我们推断储气库周缘地震的活动性的控制因素主要是储气库气压总量，在气压总量较低时，较明显的气压变化(比如在2月份)都不会触发地震的发生；但当气压总量高于一定阈值(约22MPa)时，地震活动性会显著增强.

通过对比储气库建成前后的地震目录，我们发现储气库的加载在建成3年之后与周缘地震活动性之间的关系依然存在较强的关联，显著地改变了周缘的地震活动性随时间的变化关系(图 6).在储气库未建成前的2010与2011年，研究区域内的地震活动性在1—3月和10—12月的秋冬季相对剧烈，这一时段对应2016年的“非注气期”，在4—9月春夏季频次相对较低，这一时段对应2016年的“注气期”，与储气库建成后的2016年间地震活动性随气库充放气存在完全相反的变化规律.在2012年，虽然秋冬季与春夏季地震频度之间的差异不如2010、2011年这么明显，但依然存在秋冬季的地震频度高于春夏季的地震频度的现象，约有62%的地震事件发生于“非注气期”.在储气库建成之前，当地地震活动性表现出的季节性变化的原因尚无明确的研究结论.因为地下应力状态的变化会受到地下水的影响，不排除可能是由季节性的融雪和灌溉引起的.但是这种规律在气库建成以后发生了明显的变化.

图 6

Fig. 6

图 6 储气库建成前2010—2012年周缘地震活动随月份的变化规律. 2010—2012地震频度与时间的关系.地震频度以10天为单位，灰色柱状图表示地震的数目，黑色五角星表示发生的三级及以上的地震，两条黑色虚线之间是2016年充气期的范围. Fig. 6 Histogram of seismicity from 2010 to 2012 before the establishment of the gas storage. The histogram of earthquakes with a bin of 10 days, the black stars are the earthquakes of magnitude 3 or higher, the two black dashed lines mark the loading season in 2016

地震触发的时间与气库注/放气的关系反映了可能的触发机制.Tang等(2018)根据气库建成两年内的地震数据分析了其主要因素可能就是气库充放气产生的气压变化会改变地下断层周围的孔隙压力，孔隙压力的急剧变化诱发地震，其中充气要比放气的影响更显著.诱发地震主要发生在注气以后11~17个小时左右，与注气总量和注气速率没有明显关联.Zhou等(2019)在随后的研究中采用了更多流动地震台网的数据，重新定位并分析认为孔隙弹性应变也有重要影响，并且在远距离断层上的触发占主导作用.气库注气期诱发的地震并不在注气之后的短时间内涌现，而是在整个注气周期之内成簇出现.

地震活动在空间的分布与人类的生产生活之间的联系更加密切.为了提高地震定位的精度，我们使用HypoDD方法(Waldhauser and Ellsworth, 2000)对研究区域地震目录中的地震事件进行了重定位，由于部分地震事件震级较小以及地震事件在空间上较为分散，最终得到其中56个地震事件的重定位结果.其水平方向的震源位置修正量不超过500 m，深度方向的修正量不超过2 km.

为了计算不同区域范围内地震事件随时间的变化关系，我们以呼图壁储气库为中心(87.02°E，44.13°N)，将研究区域以10 km为单位按半径划分成10~20 km，20~30 km，30~40 km与大于40 km四个区域范围(图 7).气库建成两年内(2013—2015)在10 km范围内的地震以及诱发机制已经有了充分的结果(Jiang et al., 2020; Tang et al., 2018; Zhou et al., 2019).在2016年的数据中没有小于10 km以内的合适模板地震，所以本文对于10 km范围内的地震分布不做进一步的分析讨论，主要集中在对更远距离的诱发地震的分析.统计发现储气库注气期间带来相应的地震高频发状态，与放气期对应的地震低频发状态，在10~30 km的区域范围内尤其明显，在大于40 km的区域范围内，全年的地震活动性在时间范围上则表现的比较平均，所以我们推断呼图壁储气库工业活动带来的对周缘地震活动性的影响，其最大范围应该是在距储气库中心40 km之内的区域.

图 7

Fig. 7

图 7 不同距离范围内地震活动性随时间的关系.实线表示2016年每个月研究区域内的地震数目所占全年地震数目百分比随月份的变化趋势.虚线表示每个月不同距离范围内地震数目所占全年地震数目百分比随月份的变化趋势 Fig. 7 Seismic activity as a function of distance. The solid line indicates the percentage of monthly seismicity throughout 2016. The dotted lines indicate the percentage of monthly seismicity in different distances range

与2013—2015年的数据相比，2016年的观测数据表明诱发地震的分布超出了之前报告的气库周围约10 km的范围(Tang et al., 2018; Zhou et al., 2019; Jiang et al., 2020).对于远距离的影响，Zhai等(2019)在对美国俄克拉荷马州地下注水的研究中提出，虽然孔隙弹性应力的变化对地震活动性影响很小，但是孔隙弹性应力变化和孔隙压力的效应加起来则可以使地震活动性增加2~6倍.通过GPS的观测和力学模拟分析，Jiang等(2020)发现气库注气时地下介质的横向拉张甚至会大于垂向变化，拉张的效应会影响到附近与气库不联通的断层，因此远距离上气库本身产生的孔隙压力影响有限，但是在孔隙弹性应力的作用下，断层上的孔隙压力变化也可以诱发地震.至于这种耦合增强的效应，其影响范围有多远，尚无明确的结论.针对呼图壁气库远距离诱发地震的观测结果，我们提出一种新的地震诱发的可能性.气库不同于水力压裂、CO₂封存或者废液排放的地方在于持续的充气和注气.这种持续的应力加载和卸载必然会引起气库附近地下岩石介质的疲劳，从而降低气库源区地震破裂的阈值，孔隙弹性应力反而在距离较远的刚性介质中积累，从而使诱发地震的范围外扩.这种外扩应该也具有一定的极限，基于2016年的观测，我们认为这个极限应该不超过40 km，但是这个推测需要更长期的观测来验证.

另外需要指出的是，我们的推断是建立在观测到的地震活动性增加是由于气库引起的.根据Zhou等(2019)的背景地震活动性估计，研究区域内背景地震活动性较低，可以合理地认为地震活动性增加是由于气库的气压变化所致.但是值得注意的是2016年在距离气库西南约60 km处在呼图壁县发生了M_S6.2地震，目前的观测尚无足够的证据排除由于地壳构造运动造成的地震活动性在2016年突然增加的可能.

本文基于模板匹配滤波技术完善了2016年度呼图壁储气库周缘的地震目录，并进一步探讨了储气库的储放气活动与周缘地震活动性之间的联系.我们观测发现储气库在建成3年以后，其气压总量依然会影响周缘地区的地震活动性，当气压增大到超过约22 MPa的阈值后，会使得储气库所在区域的地震活动更加敏感.在空间上，储气库在注气期带来的地震频发状态，其影响范围最远应该不超过距储气库中心40 km的区域，但是这种影响的范围大小是否随气库建立时间长短发生变化，目前的数据尚不能说明，还有待进一步的研究.

储气库活动对20~40 km区域的东南侧范围影响较明显，我们推测是储气库充放气通过孔隙弹性应力传导影响附近断层周围孔隙压力的变化所致.对于远距离的诱发地震，我们提出一种假设即储气库充气采气周期性活动会造成气库岩石疲劳，从而使得孔隙弹性应力在更远的地方积累，导致远离气库的区域地震频数增高.