Forskere kortlægger modtagelighed for menneskeskabte jordskælv

Jordskælv i Oklahoma og Kansas havde været stigende på grund af indsprøjtning af spildevand - et biprodukt fra olie- og gasoperationer - før reglerne begyndte at begrænse injektioner. Nu inkorporerer en ny model udviklet af forskere ved Stanford University jordskælvsfysik og Jordens hydrogeologiske reaktion på spildevandsindsprøjtning for at forudsige et fald i menneskeskabte jordskælv i Oklahoma og Kansas gennem 2020.

Modellen er baseret på offentligt tilgængelige data om spildevandsindsprøjtning i Arbuckle -formationen, næsten 7, 000 fod dyb sedimentær formation, der ligger til grund for det nordlige centrale Oklahoma og det sydlige Kansas. Forudsat at spildevandsindsprøjtning fra olie- og gasdrift fortsætter med den nuværende hastighed, forskere kortlagde sandsynligheden for, at regionen vil opleve fremtidige jordskælv. Forskningen vises 26. september i tidsskriftet Naturkommunikation .

"Vi har skabt en detaljeret model, der gør det muligt for tilsynsmyndighederne at vide, hvor de fleste problemer sandsynligvis vil opstå, "sagde medforfatter Mark Zoback, Benjamin M. Page Professor i geofysik ved Stanford's School of Earth, Energi- og miljøvidenskab (Stanford Earth). "Dette kan bruges i Oklahoma, eller andre steder, at give et videnskabeligt grundlag for lovgivningsmæssige foranstaltninger. "

Lokal indsigt

Olie- og gasoperationer producerer ofte store mængder saltvand, som de bortskaffer ved at sprøjte det dybt under jorden for at beskytte vand i vandførere nær overfladen, der bruges til at drikke, husdyr og kunstvanding.

Væske injiceret i Arbuckle -formationen øger trykket, der spredes over et stort område. Dette tryk er problematisk, fordi det kan påvirke store fejl i nærheden, der allerede er belastet af tektoniske processer. Disse fejl er i stand til at producere meget følte og potentielt skadelige jordskælv, hvis den nås ved trykstigningen forårsaget af injektion.

Den samme trykstigning i forskellige områder kan forårsage op til 100 gange antallet af jordskælv, ifølge hovedforfatter Cornelius Langenbruch, en postdoktor ved Stanford Earth. Jordskælvene er ikke nødvendigvis koncentreret i områder, hvor trykændringen er størst. For at forstå, hvor jordskælv vil eller ikke vil forekomme i lokal skala, den nye model vurderer trykstigningen i forbindelse med områdets sårbare, allerede eksisterende fejl.

"Det var overraskende for mig at se, at den lokale modtagelighed for jordskælv svinger med en så stor mængde, "Langenbruch sagde." Eksemplet i Oklahoma viser, at nøglen til håndtering af seismiske farer relateret til disse menneskeskabte, inducerede jordskælv styrer, hvor meget og hvor spildevandet injiceres. "

Mandatreduktion

Oklahoma's inducerede jordskælv steg drastisk omkring 2009 og toppede i 2015, med næsten 1, 000 vidt følte jordskælv spredt sig over de nordlige og centrale dele af staten. Oklahoma's offentlige forsyningskommission, Oklahoma Corporation Commission, krævede en reduktion på 40 procent vandindsprøjtning i begyndelsen af ​​2016, og antallet af jordskælv faldt derefter.

Den nye model - som indeholder data fra 809 injektionsbrønde fra 2000 til 2018 - viser, at der vil være 32 procent, 24 procent og 19 procent sandsynlighed for potentielt at skade jordskælv med en størrelse på 5,0 eller derover i 2018, 2019 og 2020, henholdsvis, tyder på, at Oklahoma politikker virker. Hvis den nuværende injektionspraksis i det nordlige centrale Oklahoma og det sydlige Kansas fortsætter, et potentielt skadeligt jordskælv på 5,0 eller større forventes at forekomme i 2020.

"Resultatet af den nye undersøgelse er helt sikkert gode nyheder - det viser, at injektionshastighedsreduktionerne stadig er effektive. I 2015 og 2016 var sandsynligheden helt oppe på 70 procent, "Sagde Langenbruch." Men problemet er, at jordskælvs sandsynligheder i nogle områder stadig er meget højere end historiske priser. "

Fremtidige scenarier

De forudsigende kort fra undersøgelsen gør det muligt for beboere i Oklahoma og Kansas at se sandsynligheden for, at potentielt skadelige jordskælv vil ramme tæt på deres hjem. Den nye model kan også bruges til at evaluere fremtidige injektionsscenarier beregnet til at afbøde seismiske farer.

"Det fine ved metoden er ikke kun de forudsigelser, den giver, men dens evne til at komme med nye forudsigelser baseret på nye foranstaltninger, der kan træffes af tilsynsmyndighederne, "Zoback sagde." Det viser sig, at du kan foretage disse analyser temmelig tidligt i processen. "

Forskerne håber, at denne model også vil blive brugt på andre områder med ekspanderende olie- og gasoperationer. Steder som Permian Basin i West Texas udvikles med en utrolig hastighed, og vandindsprøjtning resulterer sandsynligvis i jordskælv i dette område allerede, Sagde Zoback.

En medforfatter af papiret er Matthew Weingarten, en assisterende professor ved San Diego State University, der forskede i undersøgelsen som postdoktor ved Stanford. Zoback er også seniorkollega ved Stanford's Precourt Institute for Energy, en tilknyttet Stanford Woods Institute for the Environment og direktøren for Stanford Natural Gas Initiative. Finansiering til undersøgelsen blev leveret af Stanford Center for induceret og udløst seismicitet (SCITS), et industrielt tilknyttet program, der involverer 10 Stanford -professorer.