Spildevand har ikke signifikant ændret seismisk stressretning i det sydlige Kansas

Selvom bortskaffelse af spildevand har været den primære drivkraft bag øget jordskælvsaktivitet i det sydlige Kansas siden 2013, en ny undersøgelse konkluderer, at bortskaffelsen ikke i væsentlig grad har ændret orienteringen af ​​stress i jordskorpen i regionen.

Aktiviteter som bortskaffelse af spildevand kan ændre poretryk, form og størrelse inden for stenlag, på måder, der forårsager fejl i nærheden under et jordskælv. Disse virkninger menes at ligge bag de seneste inducerede jordskælv i det centrale og østlige USA.

Det er muligt, imidlertid, at menneskelig aktivitet også kan føre til jordskælv ved at ændre orienteringen af ​​spændinger, der påvirker fejl i regionen, sagde den amerikanske geologiske undersøgelses seismolog Robert Skoumal, der var medforfatter på undersøgelsen i Seismologiske forskningsbreve med USGS seismolog Elizabeth Cochran.

"Da vi ikke kan se tegn på en betydelig stressrotation [i regionen], vi tror, ​​at de fleste jordskælv i det sydlige Kansas skyldes ændringer i poretryk eller porelastiske virkninger frem for på grund af spændingsrotationer, "Sagde Skoumal.

En måde, hvorpå forskere kan lære mere om orienteringen af ​​spændingsfeltet i klippelag, hvor væske fylder brud i klippen, er gennem en seismisk bølgeeffekt kaldet forskydningsbølgeopdeling. Nogle af forskydningsbølgerne, der bevæger sig gennem klippen, bevæger sig parallelt med åbne brud og er derfor hurtigere, mens andre bevæger sig vinkelret på frakturerne og har en lavere hastighed. Estimering af retningen af ​​de hurtige bølger kan hjælpe med at bestemme orienteringen af ​​spændingsfeltet.

Et tidligere forskydningsstudie med forskydning af bølger i det sydlige Kansas anslog en 90-graders rotation i hurtig retning fra 2015, som studieforfatterne tilskrev forhøjede porevæsketryk fra spildevandsbortskaffelse. Imidlertid, rotationen faldt sammen med en ændring i de stationer, der blev brugt til at observere forskydningsbølgerne.

Skoumal og Cochran besluttede at tage et andet kig på stressændringer i det sydlige Kansas som en del af en større indsats for at karakterisere stress i stenreservoirer uden at bore dyre boringer. Da de analyserede forskydningsbølgeopdeling ved hjælp af data af høj kvalitet indsamlet fra et stabilt lokalt seismisk netværk, de fandt ud af, at den regionale stressorientering forblev relativt konstant mellem 2014 og 2017.

De geologiske forhold i et spildevandsreservoir kan påvirke, om injektion kan ændre stressorientering, Skoumal noteret. Det meste af spildevandet, der blev injiceret i det sydlige Kansas, gik i stenlag kaldet Arbuckle Group, "som er under tryk - væske kan" hældes i "uden behov for en pumpe, "Sagde Skoumal, bemærker, at poretryk hurtigt kan diffundere i den stærkt permeable sten.

Der er ingen rapporter om betydelige spændingsrotationer på grund af spildevandsbortskaffelse, forfatterne bemærker, antyder, at det enten ikke er en almindelig begivenhed, spændingsrotationerne er mindre, end der kan detekteres med nuværende metoder, eller at fænomenet ikke er undersøgt nok. Indtil for nylig, seismisk instrumentering har været sparsom mange steder, der har oplevet en stor stigning i spildevandsbortskaffelse i løbet af det sidste årti.

"At dokumentere stressorienteringer er allerede udfordrende i disse regioner, og karakterisering af ændringer i disse belastninger over tid er en endnu større udfordring, "Sagde Skoumal." I de områder, hvor vi har set, vi har ikke set overbevisende beviser for betydelige belastningsrotationer på grund af spildevandsbortskaffelse. "