Computermodel tyder på, at jordskælv udløses langt ud over væskeinjektionszoner

Brug af data fra feltforsøg og modellering af jordfejl, forskere ved Tufts University har opdaget, at praksis med væskeindsprøjtning under overfladen, der bruges til 'fracking' og bortskaffelse af spildevand til efterforskning af olie og gas, kan forårsage betydelig, hurtigt spredt jordskælvsaktivitet ud over væskediffusionszonen. Dybe væskeindsprøjtninger - mere end en kilometer dybe - vides at være forbundet med øget seismisk aktivitet - menes ofte at være begrænset til områderne med væskediffusion. Alligevel undersøgelsen, offentliggjort i dag i tidsskriftet Videnskab , tester og støtter kraftigt hypotesen om, at væskeindsprøjtninger forårsager potentielt skadelige jordskælv længere væk ved langsom glidning af allerede eksisterende fejlbrudnetværk, på domino-lignende måde.

Resultaterne tegner sig for observationen af, at hyppigheden af ​​menneskeskabte jordskælv i nogle regioner i landet overgår naturlige jordskælv-hotspots.

Undersøgelsen repræsenterer også et bevis på konceptet i at udvikle og teste mere præcise modeller af fejladfærd ved hjælp af egentlige eksperimenter i feltet. Meget af vores nuværende forståelse om fysikken i geologiske fejl er afledt af laboratorieeksperimenter udført på prøve længder på en meter eller mindre. Imidlertid, jordskælv og fejlbrud forekommer over langt større skalaer. Observationer af fejlbrud på disse større skalaer foretages i øjeblikket eksternt og giver dårlige estimater af de fysiske parametre for fejladfærd, der ville blive brugt til at udvikle en model af menneskeskabte effekter. For nylig, jordskælvsvidenskabssamfundet har lagt ressourcer bag injektionseksperimenter i markskala for at bygge bro over skalagabet og forstå fejladfærd i dets naturlige habitat.

Forskerne brugte data fra disse eksperimentelle feltinjektioner, tidligere udført i Frankrig og ledet af et team af forskere baseret på University of Aix-Marseille og University of Nice Sophia-Antipolis. Eksperimenterne målte fejltryk og forskydning, glidning og andre parametre, der føres ind i fejl-slip-modellen, der blev brugt i den aktuelle undersøgelse. Tufts-forskernes analyse giver den mest robuste slutning til dato, at væske-aktiveret glid i fejl hurtigt kan overgå spredningen af ​​væske under jorden.

"En vigtig begrænsning i udviklingen af ​​pålidelige numeriske modeller for seismisk fare er manglen på observationer af fejladfærd i dens naturlige habitat, "sagde Pathikrit Bhattacharya, en tidligere post-doc i afdelingen for civil- og miljøteknik på Tufts University's School of Engineering og hovedforfatter af undersøgelsen. "Disse resultater viser, at når det er tilgængeligt, sådanne observationer kan give bemærkelsesværdig indsigt i fejlens mekaniske adfærd og tvinge os til at gentænke deres farepotentiale. "Bhattacharya er nu adjunkt ved Jordens Skole, Ocean- og klimavidenskab ved Indian Institute of Technology i Bhubaneswar, Indien.

Faren ved væskeinducerede jordskælv er et spørgsmål om stigende offentlig bekymring i USA. Den menneskeskabte jordskælvseffekt betragtes som ansvarlig for at gøre Oklahoma-en meget aktiv region inden for olie- og gasefterforskning-til den mest produktive seismiske region i landet, herunder Californien. "Det er bemærkelsesværdigt, at vi i dag har områder med menneskeskabt jordskælvsaktivitet, der overgår aktivitetsniveauet i naturlige hot spots som det sydlige Californien, "sagde Robert C. Viesca, lektor i civil- og miljøteknik ved Tufts University's School of Engineering, medforfatter af undersøgelsen og Bhattacharyas post-doc vejleder. "Vores resultater giver validering af de formodede konsekvenser af at injicere væske dybt i undergrunden, og et vigtigt redskab til vurdering af migration og risiko for inducerede jordskælv i fremtidig olie- og gasefterforskning. "

De fleste jordskælv forårsaget af fracking er for små - 3,0 på Richter -skalaen - til at være et sikkerheds- eller skadeproblem. Imidlertid, praksis med dyb injektion af affaldsprodukterne fra disse undersøgelser kan påvirke dybere og større fejl, der er under stress og modtagelige for væskeinduceret glidning. Injektion af spildevand i dybe boringer (mere end en kilometer) kan forårsage jordskælv, der er store nok til at mærkes og kan forårsage skade.

Ifølge U.S. Geological Survey, det største jordskælv forårsaget af væskeindsprøjtning og dokumenteret i den videnskabelige litteratur var et jordskælv på 5,8 i september 2016 i det centrale Oklahoma. Fire andre jordskælv større end 5,0 er sket i Oklahoma som følge af væskeinjektion, og jordskælv med en størrelse mellem 4,5 og 5,0 er blevet fremkaldt af væskeindsprøjtning i Arkansas, Colorado, Kansas og Texas.