Vzestup zemětřesení vyvolaných injekcí v USA

Během posledního desetiletí lidé žijící ve střední části USA zažili mnohem více zemětřesení malých až středních rozměrů než kdykoli předtím. Například když Oklahoma leží daleko od hranic mezi tektonickými deskami, seismická aktivita se tam začala zvyšovat asi v roce 2009 a dosáhla vrcholu během roku 2015 a začátku roku 2016. Před rokem 2009 Oklahoma obvykle zažil pouze jedno nebo dvě malá zemětřesení s velikostí větší než 3,0 za rok. Do roku 2015 toto číslo vzrostlo na více než 900 zemětřesení ročně, z nichž 30 mělo momentovou velikost větší než 4,0 (což je dostatečně silné, aby způsobilo ruinování). Jedno zemětřesení o velikosti 5,7 zasáhlo v roce 2011 blízko města Praha, Okla., V roce 2011 pro existující chybu a způsobilo vážné poškození několika domů a školních budov. Během posledních šesti let bylo v dříve mírových oblastech zdokumentováno více než 1 500 zpráv o destruktivních otřesech. Tuto zvýšenou seismicitu pravděpodobně způsobily lidské průmyslové činnosti. Asi 8 milionů lidí žilo v oblastech se zvýšeným zemětřesením a úředníci odpovědní za veřejnou bezpečnost chtěli pochopit důvody tohoto nárůstu a potenciální hrozby pro společnost.

Příčiny vyvolaných zemětřesení.

Vědci Země přijali výzvu, aby lépe porozuměli indukovaným zemětřesením. Vědecké důkazy prokázaly, že některá zemětřesení byla způsobena lidskými průmyslovými činnostmi, většinou z likvidace vstřikováním slané odpadní vody extrahované ropou a plynem do výrobních vrtů. Nejvíce vyvolaná zemětřesení byla považována za způsobenou změnami tlaku tekutin v blízkosti již existujících hlubokých poruch. Tekutiny odpadní vody v hlubokých úložištích byly často umístěny více než kilometr pod zemí a likvidace odpadních vod zvýšila tlak na tekutiny, které již zabírají póry. Tento nárůst tlaku uvolnil nebo oslabil poruchu, čímž usnadnil zemětřesení.

Tato hypotéza vysvětlující příčinu indukovaného zemětřesení byla potvrzena experimentem Rangely v Colombu v roce 1969, ve kterém byl tlak tekutiny v nádrži zvýšen a snížen čerpáním. Zemětřesení se stalo častější, když byly tlaky zvýšeny, jak předpokládala hypotéza, a vzácné, když byly tlaky sníženy. Ukázalo se také, že hydraulické štěpení (štěpení) - proces regenerace plynu a ropy, který používá vstřikování tekutin k otevření trhlin ve skále, aby umožnil zachycený plyn nebo ropa protékat potrubím do studny na povrchu - bylo také prokázáno, že způsobuje zemětřesení. být primární příčinou indukovaných zemětřesení v Britské Kolumbii a západní Albertě a také na některých místech v USA Fracking sám o sobě nebyl primární příčinou indukované zemětřesení v Oklahomě a na několika dalších místech v USA, kde zemětřesení většinou vznikl vstřikováním odpadní vody. V říjnu 2011 se v blízkosti města Fashing v Texasu uskutečnilo jedno významné zemětřesení při těžbě tekutin, velikost 4,8. Další indukovaná zemětřesení byla vyvolána naplněním nádrží v Nevadě a Jižní Karolíně. Ve většině případů takové průmyslové činnosti nestimulují zemětřesení. Rychlosti a objemy vstřikování tekutin, orientace poruch, akumulovaná napětí a vlastnosti hornin musí být optimální, aby vyvolaly zemětřesení.

Vědci studovali poruchy a přirozená i indukovaná zemětřesení, aby lépe porozuměli a předpovídali velikosti a umístění budoucích zemětřesení. Velikost nebo velikost zemětřesení souvisí s oblastí, která při poruše praskla. Vědci zkoumali záznamy několika příkladů historických přírodních zemětřesení, ke kterým došlo během posledních 300 let ve střední a východní části USA, včetně události velikosti 7,3 v roce 1886 v blízkosti Charlestonu, SC a řady šoků o velikosti 7,5, které zasáhly 1811–12 poblíž Nového Madridu došlo k zemětřesením ve východní severní Americe ve formě rojů seismických aktivit na nerozpoznané chyby ve střední Virginii, východní Tennessee, východní Kanadě a Nové Anglii. Mnoho z těchto událostí předcházelo průmyslovým činnostem, a proto s největší pravděpodobností nesouvisely s lidskými činnostmi. Během několika posledních let vědci diskutovali o tom, zda by indukovaná zemětřesení mohla vyvolat velká zemětřesení na nedalekých starověkých chybách, ve kterých byly připravené vzestupy napětí uvolněny. Zemětřesení v Praze v roce 2011, Okla., Odpovědělo na tuto otázku tím, že prokázalo, že zemětřesení až do velikosti 5,7 by mohla prasknout při existujících dlouhých poruchách. Proto byla přítomnost starodávných chyb důležitým faktorem při přesné předpovídání velikosti zemětřesení. Na mnoha místech střední a východní USA, například v Oklahomě, však zůstala velikost a lokalizace chyb špatně pochopitelná a vědecké úsilí probíhala americká geologická služba, další státní a federální agentury a akademické instituce a ve spolupráci s ropný průmysl identifikovat umístění těch, které byly potenciálně nejnebezpečnější.

Pražská událost v roce 2011 byla největším zaznamenaným zemětřesením v USA, dokud nedošlo v roce 2016 k zemětřesení o velikosti 5,8 poblíž Pawnee v Oklahomě, což mohlo být způsobeno. Silnější indukovaná zemětřesení však byla pozorována jinde. U Koynanagaru v Indii bylo v roce 1967 podezřelé, že byl spuštěn zničující třes o velikosti 6,3, který byl způsoben vysokými hladinami vody uloženými v nádrži, a činnost v oblasti odběru plynu v Uzbekistánu byla pravděpodobně příčinou poškození přírodních zemětřesení o velikosti 7,0 v roce 1976 a 1984. Taková data naznačovala, že zemětřesení vyvolaná většími než v Praze byla možná. Kromě toho geologové v Oklahomě a Coloradu rozpoznali poruchy a prehistorické zemětřesení, které bylo způsobeno zemětřesením o velikosti 7,0. Studie zemětřesení v kontinentálních interiérech mimo USA ukázala, že taková velká přírodní zemětřesení byla možná daleko od hranic talířů. Mnoho vědců věřilo, že indukovaná zemětřesení by mohla také vyvolat velká zemětřesení na neobjevených starověkých chybách. Pokud by však byla vyvolána událost s velikostí větší než 5,6, měla by s větší pravděpodobností velikost blíže k 6,0 než k 7,0, podobná zemětřesením vyvolaným v analogických oblastech.

Zvyšování nebezpečí zemětřesení.

Indukovaná i přirozená zemětřesení způsobují podobné úrovně chvění půdy. Ve srovnání s přírodními zemětřeseními jsou však indukovaná zemětřesení často mělčí a nemusí zemět tak silně daleko od epicentra zemětřesení. Ačkoli byly pozorovány jemné rozdíly ve třepání mezi těmito dvěma typy, k porozumění těmto třepacím vlastnostem byl nutný další výzkum.

Prognózy zemětřesení prováděné americkým geologickým průzkumem naznačily, že indukovaná zemětřesení zvýšila nebezpečí v Oklahomě a na dalších místech, kde průmyslové procesy ovlivňují stres v zemi, jak ukazuje roční jednoroční předpověď pro indukovaná i přirozená zemětřesení. Výpočet nebezpečí vyžadoval informace o tom, kde a jak často by mohlo dojít k zemětřesení, jejich maximální velikosti a pravděpodobné úrovně zemětřesení. Pro předpovídání frekvence indukovaného zemětřesení v roce 2016 vědci vážně zvážili frekvenci zemětřesení v roce 2015, použili standardní seismologickou teorii - s největšími indukovanými zemětřeseními, která by měla obecně mít velikost menší nebo rovnou 6,0 - a aplikovali nový model pozemního pohybu, který poskytl lepší odhady otřesů pro mělké zemětřesení.

Výsledky odhalily, že Oklahoma, Kansas, Texas, Arkansas, Nové Mexiko a Colorado měly v průběhu roku 2016 větší šanci na poškození třeskem, přičemž nejvyšší šance (asi 1 z 10) se vyskytly v částech severního Oklahomy a jižního Kansasu.. Indukovaná zemětřesení předpokládaná prognózou se ukázala jako docela schopná způsobit zničení v této oblasti, pokud by průmyslová činnost pokračovala beze změny. Na základě těchto projekcí bylo málo lidí překvapeno, když 13. února u Fairview v Okla. Došlo k zemětřesení o velikosti 5,1.

Frekvence zemětřesení v tomto regionu se však v letech 2015 až 2016 snížila. Během první poloviny roku 2016 například počet zemětřesení, ke kterým došlo poblíž Irvingu a Dallasu, klesl z přibližně čtyř událostí o hodnotě 3,0 nebo vyšší na nulu. Toto snížení by mohlo souviset s cenou ropy (která v letech 2015 a 2016 významně poklesla, čímž se sníží těžba a vstřikování odpadní vody) a regulačními opatřeními, která snížila objem čerpané odpadní vody do hlubokých vrtů. Počáteční údaje poskytly naději, že míry indukovaného zemětřesení se v roce 2016 budou nadále snižovat; injekční aktivity však pokračovaly v oblastech s vysokou mírou seismicity a nebylo známo, zda by nižší objemy injekce eliminovaly indukované zemětřesení nebo je pouze oddálily.

Zatímco zvýšení frekvence indukovaného zemětřesení bylo nejvíce patrné ve středních USA, vyvolaná zemětřesení byla také pozorována na několika místech v Kalifornii, včetně geotermálních a geotermálních oblastí v oblasti Geysers a Coso. Studie z roku 2015 navíc ukázala drobné změny v míře zemětřesení v jižní Kalifornii a konstatovala, že v lokalitách s těžbou ropy může nastat další indukovaná aktivita. Vzhledem k tomu, že míra přírodních zemětřesení v této oblasti byla mnohem vyšší než ve středních USA, bylo obtížnější určit, která zemětřesení byla způsobena a která byla přirozená. Vědci nadále zkoumali indukovaná zemětřesení, aby lépe zmírnili budoucí účinky zemětřesení.