921 大地震，又称集集大地震，当地时间 1999 年 9 月 21 日凌晨 1 时发生于南投县集集镇，震源深度约 8.0 千米，矩震级 7.6－7.7 级。这次地震造成 2415 人死亡，29 人失踪，11305 人受伤，51711 间房屋全倒，53768间房屋半倒。

之后，台湾在车笼埔断进行了打钻研究（即 TCDP：Taiwan Chelungpu fault Drilling Project）。台湾著名的女性地震学家 马国凤 等利用该钻井中的井中检波器发现了车笼埔断层附近的膨胀源事件，为人类首次提供了天然水力压裂的地震学观测证据。该研究已经于 2012 年在 Science 上发表：

Isotropic Events Observed with a Borehole Array in the Chelungpu Fault Zone, Taiwan, Kuo-Fong Ma et al. Science 337 , 459 (2012); DOI: 10.1126/science.1222119

本文将介绍这篇论文的主要内容和我的质疑。

数据来源

TCDP 的钻井深度为 2 km，在 1111m 穿透断层（文献4）。这个位置在集集地震的的同震形变超过 10m（文献5）。在地震后，剪切应力为 0（文献6、7、 8）。 TCDP 安装了 7 个三分量的 4.5Hz 检波器，深度从 950 到 1300 米。间隔 50 到 60 米。因为和震源接近、噪音低，观测到的最小震级是 -1.5。

前人研究

众所周知，剪切错动是地震导致岩石破裂的主要方式。然而，高的水压也可能导致 cavity 的打开和岩石的破裂，但是对此一直都没有直接的观测证据。以下情形中已经发现了同性源事件：火山、地热系统、人为情形（文献2）。这些事件可能成簇的分布在一个几百米的管状区域，并且在低应力区域可能更加常见（文献3）。因为大量的地震事件将导致应力下降和构造断层的破裂，所以这些地震事件将帮助人类理解液体在低应力环境下的作用。

如何发现的 I 类事件？

笔者人工方式检查六个月的连续数据，对事件进行分组。检波器是竖直分布的。如果一个地震事件的波形显示出地震波是往下传播的，则认为震源是人类活动，首先排除。有可识别的 P 波和 S 波的事件就考虑进一步分析。本文研究者只关注 P 波和 S 波的到时差在 2s 内的事件，这样就排出了远震事件。在做这些工作时，笔者发现了只有可识别的 P 波而没有可识别的 S 波的事件，本文称为 I 类（意指 ISO）事件。

如何确定是 I 类事件？

在经历了人工挑选六个月的数据的工作后，本文研发了基于 sta/lta 的到时半自动拾取程序来识别地震。本文对一个地震在 7 个 BHS 上的地震波形计算了它们的互相关系数和 P 震相的延迟时间以确保地震事件的一致性和地震波是向上传播的。这之后人工识别 S 波，只挑选出 S 波和 P 波的到时悬殊在 2s 内的事件和观察不到 S 波的事件。和纯手工的对比，半自动的准确率为 90% 左右。

12 个月的数据，有 13232 个地震信号，这其中包括地方震和远震的事件。 S 波和 P 波的到时悬殊在 2s 内的事件有 2780 个。这其中有 88 个 I 类事件的互相关大于 0.6。其中，30 个有明显的初动（distinct first motions）。另外，笔者用理论地震图对比发现 ISO 可以解释观测波形，而 CLVD 解释得不那么好。因为我们的观测中，S 波很弱，所以只可能是 ISO 事件（本研究 10 Hz）。叠加波形后也看不到 S 波。具体证据如下：