Shake it up:Menneske-inducerede og naturlige jordskælv i det centrale USA er i sagens natur ens

De spændinger, der frigives af menneskeskabte og naturligt forekommende jordskælv i det centrale USA, kan i mange tilfælde ikke skelnes, hvilket betyder, at eksisterende værktøjer til at forudsige rysteskader kan anvendes på begge typer.

Det er hovedkonklusionen i en undersøgelse foretaget af en seismolog fra University of Michigan og to kollegaer fra Stanford University. planlagt til online publicering 2. august i tidsskriftet Videnskabens fremskridt .

"Vores undersøgelse viser, at inducerede jordskælv og naturlige jordskælv i det centrale USA i sagens natur ligner hinanden, og vi kan forudsige de skadelige virkninger af inducerede jordskælv ved at bruge den samme ramme som naturlige jordskælv, " sagde Yihe Huang, første forfatter til Videnskabens fremskridt papir og en adjunkt i U-M Institut for Jord- og Miljøvidenskab.

"Vores konstatering forenkler opgaven med farevurdering, fordi vi ikke behøver at behandle rysten fra disse to slags jordskælv forskelligt, " sagde medforfatter Gregory Beroza, meddirektør for Stanford's Center for Induced and Triggered Seismicity.

I det centrale og østlige USA, antallet af jordskælv er steget dramatisk i løbet af de seneste år. Bortskaffelse af spildevand i dybe brønde, ofte forbundet med olie- og naturgasudvinding, er den primære årsag til den seneste stigning i det centrale USA, ifølge U.S. Geological Survey.

I marts, USGS konkluderede, at omkring 3,5 millioner mennesker bor og arbejder i områder i det centrale og østlige USA med betydeligt potentiale for skadelige rystelser fra menneskeskabte jordskælv i 2017. De fleste af dem bor i Oklahoma og det sydlige Kansas.

Et centralt spørgsmål er, om disse såkaldte inducerede jordskælv ophidser jordbevægelser, der er væsentligt anderledes end naturligt forekommende jordskælv. Hvis det er tilfældet, så kan menneskeskabte jordskælv resultere i forskellige niveauer og typer af skader på bygninger og infrastruktur.

Men hvis jordens bevægelser i inducerede og naturlige jordskælv stort set er de samme, så kan ligninger, der bruges til at forudsige skader fra naturlige jordskælv, også anvendes på menneskeskabte jordskælv.

For at besvare dette spørgsmål, Huang og hendes kolleger brugte tilgængelige instrumentelle optagelser til at estimere stressfaldet - forskellen mellem stress over en fejl før og efter et jordskælv - af 39 moderate inducerede og naturlige jordskælv i det centrale USA og i det østlige Nordamerika.

De fandt ud af, at stressfaldene fra inducerede og naturlige jordskælv i det centrale USA er "ikke skelnes", når først fejlmekanismen og dybden af ​​jordskælvene er taget højde for. Fundet tyder på, at jordbevægelsesforudsigelsesligninger, kendt som GMPE'er, bruges til at forudsige skader fra naturligt forekommende jordskælv, kan også anvendes på inducerede jordskælv.

Resultaterne er også i overensstemmelse med ideen om, at både naturligt forekommende og inducerede jordskælv er drevet af spændinger langs geologiske forkastninger, og at injektionen af ​​væsker i dybe deponeringsbrønde fremmer tidspunktet for inducerede jordskælv, udløser dem.

Forskerne analyserede naturlige og inducerede jordskælv med størrelser mellem 3,8 og 5,8 i det centrale USA og det østlige Nordamerika, bestående af tre populationer.

De så på naturligt forekommende jordskælv i og omkring de seismiske zoner i New Madrid og Wabash Valley i det centrale USA, såvel som inducerede jordskælv, der forekommer længere mod vest, men øst for Rocky Mountains, hovedsageligt i Oklahoma og det sydlige Kansas.

I det centrale USA, mere end halvdelen af ​​de inducerede jordskælv var mindre end 5 kilometer (3,1 miles), mens alle de naturligt forekommende jordskælv var dybere end 5 kilometer.

I det østlige Nordamerika, de studerede naturligt forekommende amerikanske og canadiske jordskælv omkring og øst for Appalacherne.

"Vi fandt ud af, at naturligt forekommende jordskælv i øst kan føre til stærkere rystelser end naturlige jordskælv i det centrale USA, forskelle, der til dels kan skyldes fejltype, " sagde medforfatter William Ellsworth, meddirektør for Stanford's Center for Induced and Triggered Seismicity.

De fleste østlige jordskælv forekommer på omvendte forkastninger, mens de fleste centrale amerikansk inducerede og naturlige jordskælv forekommer på forkastninger. Jordskælv med omvendt forkastning har typisk stærkere rystelser end jordskælv.

Mellem 1980 og 2000, Oklahoma havde i gennemsnit omkring to jordskælv større end eller lig med størrelsesordenen 2,7 om året, ifølge U.S. Geological Survey. Det tal sprang til omkring 2, 500 i 2014 og 4, 000 i 2015, faldt så til 2, 500 i 2016, ifølge USGS. Den 3. sept. 2016, et jordskælv med en styrke på 5,8 ramte Oklahoma, statens hidtil største jordskælv.

Ifølge USGS, mange jordskælv i Oklahoma og andre dele af det centrale USA er blevet udløst af spildevandsvæskeinjektion i forbindelse med olie- og gasoperationer. I nogle tilfælde, spildevandsbortskaffelse i dybe brønde er forbundet med hydrauliske fraktureringssteder. Imidlertid, undersøgelser tyder på, at fracking-processen i sig selv sjældent er den direkte årsag til disse jordskælv.