Jordskælv kan svækkes af grundvand

Forskere fra EPFL og Ecole Normale Supérieure i Paris har fundet ud af, at tilstedeværelsen af ​​væske under tryk i omgivende sten kan reducere intensiteten af ​​jordskælv udløst af underjordiske menneskelige aktiviteter som geotermisk energiproduktion.

Omkring 100, 000 jordskælv registreres på verdensplan hvert år, men ikke alle er naturligt forekommende. Nogle af de svagere udløses af menneskelig aktivitet under jorden - dette omtales som induceret seismicitet. Forskere fra EPFL's Laboratory of Experimental Rock Mechanics (LEMR) og Ecole Normale Supérieure i Paris har netop afsluttet en undersøgelse af væskers rolle i udbredelsen af ​​inducerede jordskælv i et forsøg på at tyde de underliggende mekanismer. Deres resultater inkluderer den ekstremt kontraintuitive opdagelse, at vand under højt tryk i nærheden af ​​et jordskælv har en tendens til at begrænse - snarere end at øge - dets intensitet. Disse resultater blev offentliggjort i dag i Naturkommunikation .

Inducerede jordskælv kan være resultatet af aktiviteter som minedrift, gas- og olieudvinding, giftigt affald eller CO2-lagring, og konstruktion af tunneller og dæmningsmagasiner. Generering af geotermisk energi er en anden potentiel kilde til inducerede jordskælv - og den vigtigste i Schweiz. Ifølge den schweiziske seismologiske tjeneste, et geotermisk projekt nær Basel forårsagede et jordskælv med en styrke på 3,4 i 2006, og en i St. Gallen udløste en skælven på 3,5 i 2013.

Geotermisk energi opfanges ved at tappe på underjordisk varme. Højtryksvand pumpes ind i jordskorpen i en dybde på mellem to og fire kilometer. Vandet genvindes derefter som damp og bruges til at drive en elproducerende turbine. "Injektion af vand kan påvirke vand-klippeligevægte og forstyrre nærliggende fejl, udløser således jordskælv i området, siger Marie Violay, der driver LEMR.

Denne type jordskælv er en torn i øjet på geotermiske fortalere, bemærker Mateo Acosta, en ph.d. studerende ved LEMR og studiets hovedforfatter:"Disse jordskælv kan have lav intensitet, men de kan forårsage skade og påvirke den offentlige mening – i den grad at afspore projekter."

Varmeabsorption

Acosta kørte test, hvor han forsøgte at replikere jordskælvsforhold for at studere indvirkningen af ​​forskellige niveauer af underjordisk vandtryk på fejldynamikken. Han fokuserede hovedsageligt på udbredelse af jordskælv, hvilket er når de to plader i en fejl gnider mod hinanden, sender seismiske bølger ud i det omkringliggende område.

"Stenfriktion genererer en betydelig mængde varme, hvilket yderligere brænder forplantningseffekten, " siger den ph.d.-studerende. "Noget af denne varme absorberes af vandet i den omgivende sten, og den optagede mængde afhænger i høj grad af vandets termodynamiske parametre. Det, vi lærte af vores eksperimenter, er, at jo tættere væskens starttryk er på det kritiske tryk af vand, jo svagere vil jordskælvet være."

"Denne forskning viser, at det indledende væsketryk i klipperne er afgørende, især på dybder, der almindeligvis nås af geotermiske aktiviteter. Geotermiske modeller skal tage højde for dette, " siger François-Xavier Passelègue, en LEMR-forsker og undersøgelsens anden forfatter.

Laboratoriet anskaffede for nylig sofistikeret udstyr, der kan bruges til at simulere tryk- og temperaturniveauer i en dybde på 10 til 15 kilometer i jordskorpen. Forskerne planlægger at bruge dette udstyr til mere præcist at måle grundvands indvirkning på jordskælvsintensiteten.