Jordskælv følger spildevandsmønstre i det sydlige Kansas

Spildevand skabt under olie- og gasproduktion og bortskaffet ved dyb indsprøjtning i underliggende stenlag er den sandsynlige årsag til en stigning i jordskælv i det sydlige Kansas siden 2013, en ny rapport i Bulletin fra Seismological Society of America slutter.

Indtil 2013, jordskælv var næsten uhørt i Harper og Sumner amter, stedet for den seneste intensive olie- og gasproduktion. Men mellem 2013 og 2016, 127 jordskælv af størrelse 3 eller større forekom i Kansas, 115 af dem fandt sted i Harper og Sumner amter. Inden 1973, der var ingen filt jordskælv i området, og kun ét jordskælv på 2,0 mellem 1973 og 2012.

Ved hjælp af data indsamlet af et netværk af seismiske stationer installeret af U.S. Geological Survey, hovedforsker Justin Rubinstein og hans kolleger analyserede 6, 845 jordskælv, der fandt sted i amterne mellem marts 2014 og december 2016.

De fandt ud af, at den dramatiske stigning i seismicitet korrelerede i tid og sted med stigninger i spildevandsbortskaffelse, der begyndte i 2012 - og at fald i seismicitet i løbet af den tid også svarede til fald i bortskaffelsesrater.

Mellem 1974 og 2012, der var ingen jordskælv i størrelsesorden 4 eller større i undersøgelsesområdet. Mellem 2012 og 2016, seks sådanne jordskælv opstod. "Sandsynligheden for, at denne satsændring sker tilfældigt, er cirka 0,16%, "Rubinstein og kolleger skriver i BSSA -undersøgelsen.

Kansas havde den næsthøjeste statsdækkende jordskælvshastighed i det centrale USA mellem 2013 og 2016, kommer ind bag Oklahoma, hvor en lignende dramatisk stigning i seismicitet også har været knyttet til spildevandsindsprøjtning.

I studieområdet i det sydlige Kansas, spildevandsindsprøjtning faldt markant i 2015, faldende fra i gennemsnit 5 millioner tønder om måneden fra juli til december 2014 til 3,8 millioner tønder om måneden i marts 2015. Dette fald skyldes sandsynligvis delvis et fald i olie- og gasproduktionen, da priserne på disse varer faldt, sagde forskerne, bemærker, at prisen på en tønde olie faldt til det halve mellem august 2014 og januar 2015.

I samme tid, Kansas Corporation Commission udviklede regler for at begrænse spildevandsindsprøjtning i undersøgelsesområdet, med reglerne, der træder i kraft i juli 2015. Siden da har spildevandsindsprøjtning i undersøgelsesområdet er faldet med næsten 50 procent.

Der er et tilsvarende fald i seismicitet i 2015, men Rubinstein sagde, at det er svært at sige, hvor meget økonomiske ændringer eller ny regulering bidrog til denne tendens. "Vi kan ikke fjerne det fuldstændigt. Men der er ingen tvivl om, at økonomien spiller en rolle her, fordi indsprøjtningen begyndte at falde, før de nye regler trådte i kraft."

"Det virker bestemt sandsynligt, at regler har en effekt, " han sagde, "men vi bliver nødt til at tale med individuelle [olie- og gas] operatører for at afgøre omfanget af denne effekt."

Forskerne siger, at væsker, der sprøjtes ind i den krystallinske klippekælder under Kansas olie- og gassteder, øgede trykket i klippens porer og reducerede friktion langs fejl for at udløse disse inducerede jordskælv. Ikke alle bortskaffelsessteder til spildevand har jordskælv forbundet med dem, Rubinstein bemærkede. I nogle tilfælde, væsketrykket kan muligvis ikke komme til dybder, hvor der opstår jordskælv, eller der kan være nogle steder i klippekælderen, der er mere modtagelige end andre for væskeeffekter.

Det er også svært at vide, hvor længe disse belastninger kan fortsætte med at producere jordskælv, han tilføjede. Seismicitet relateret til en injektionsbrønd i Youngstown, Ohio i 2013 varede kun et par uger, mens væskeindsprøjtning ved Rocky Mountain Arsenal i Colorado stoppede i 1966, men betydelig seismicitet fortsatte i området indtil 1980'erne.

"Det er svært at sige, hvor lang tid det vil vare, da det, vi ser på i Kansas, er en meget højere indsprøjtningshastighed end på de steder, hvor seismiciteten bremsede hurtigt, og mange, mange flere brønde, "sagde Rubinstein." Hvis de lukkede hele injektionen, forfaldet kan stadig tage år, bare fordi der er sket en så dramatisk ændring i det regionale presfelt. "

Rubinstein vil fortsætte med at arbejde i Kansas for at lære mere om, hvorvidt seismologer konsekvent kan se foreshocks og jordskælvsværme i den seismiske rekord. "Vi har et utroligt netværk der, og et af de bedst dokumenterede tilfælde af induceret seismicitet med offentligt tilgængelige seismiske data, " han sagde.