Porast potresa izazvanih ubrizgavanjem u SAD-u

Tijekom proteklog desetljeća ljudi koji žive u središnjem dijelu SAD-a doživjeli su mnogo više potresa male ili do umjerene veličine nego ikad prije. Na primjer, iako se Oklahoma nalazi daleko od granica između tektonskih ploča, seizmička aktivnost tamo se počela povećavati oko 2009. godine, a dosegla vrhunac tijekom 2015. i početka 2016. Prije 2009. godine Oklahoma je obično doživjela samo jedan ili dva mala potresa magnitude veće od 3,0 godišnje. Do 2015. taj se broj popeo na više od 900 potresa godišnje, od kojih je 30 imalo magnitudu veću od 4,0 (što je dovoljno jako da uzrokuje propast). Jedan potres magnitude 5,7 pogodio je u blizini grada Praga, Oklava, 2011. godine na postojeću grešku i nanio veliku štetu nekoliko kuća i školskih zgrada. Tijekom posljednjih šest godina u prethodno mirnim područjima dokumentirano je više od 1500 izvještaja o destruktivnim stresnim događajima. Tu povećanu seizmičnost vjerojatno su uzrokovale ljudske industrijske aktivnosti. Oko osam milijuna ljudi živjelo je na područjima s povećanim potresima, a dužnosnici odgovorni za javnu sigurnost htjeli su razumjeti razloge povećanja i potencijalne prijetnje društvu.

Uzroci induciranih potresnih događaja.

Znanstvenici na Zemlji preuzeli su izazov kako bi bolje razumjeli inducirane potrese. Znanstveni dokazi pokazali su da su potresi uzrokovani ljudskim industrijskim aktivnostima, uglavnom iz zbrinjavanja ubrizgavanjem slane otpadne vode izvučene s uljem i plinom u proizvodne bušotine. Smatralo se da je većina potresa uzrokovana promjenama tlaka tekućine u blizini postojećih dubokih grešaka. Tekuće otpadne vode u dubokim bunarima često su se nalazile više od milje pod zemljom, a uklanjanje otpadnih voda povećavalo je pritisak na tekućine koje već zauzimaju porani prostor. Taj porast pritiska je uklonio ili oslabio kvar, što je olakšalo potres.

Ta hipoteza koja objašnjava uzrok induciranih potresa potvrđena je eksperimentom Rangely, Colorado, 1969. godine u kojem se tlak tekućine u rezervoaru podizao i spuštao pumpanjem. Potresi su postali učestaliji kada su se pritisci podizali, kao što je hipoteza predviđala, i rijetki kada su se pritisci smanjivali. Hidraulično lomljenje (fracking) - postupak obnavljanja plina i nafte, koji koristi ubrizgavanje tekućine da bi otvorio pukotine u stijeni kako bi zarobljeni plin ili sirova nafta struji kroz cijev do korita bušotine na površini - također je pokazalo da uzrokuje zemljotrese. biti primarni uzrok induciranih potresa u Britanskoj Kolumbiji i zapadnoj Alberti, kao i nekim mjestima u samom Frackingu SAD-a, međutim, nije bio primarni uzrok inducirane potresne aktivnosti u Oklahomi i nekoliko drugih mjesta u SAD-u, gdje su potresi uglavnom imali rezultat ubrizgavanja otpadnih voda. Jedan značajan potres ekstrakcije tekućine, događaj magnitude 4,8, dogodio se u listopadu 2011. godine u blizini Fashinga u Teksasu. Ostali potresi uzrokovani punjenjem rezervoara u Nevadi i Južnoj Karolini. U većini slučajeva takve industrijske aktivnosti ne potiču potrese. Stope i količina ubrizgavanja tekućine, orijentacije rasjeda, akumulirana naprezanja i svojstva stijena moraju biti optimalni za izazivanje potresa.

Znanstvenici su proučavali pogreške i prirodne i inducirane potresa kako bi bolje razumjeli i predvidjeli veličinu i lokacije budućih potresa. Jačina ili veličina potresa povezana je s područjem koje pukne zbog rasjeda. Znanstvenici su pregledali zapise o nekoliko primjera povijesnih prirodnih potresa koji su se dogodili u posljednjih 300 godina u središnjem i istočnom dijelu SAD-a, uključujući događaj magnitude 7,3 1886. godine u blizini Charlestona, SC, i seriju šokova veličine 7,5 koji su pogodili 1811–12 u blizini New Madrida, Mo. Zemljotresi u istočnoj Sjevernoj Americi dogodili su se u obliku rojeva seizmičke aktivnosti na neprepoznatim rasjedima u središnjoj Virginiji, istočnom Tennesseeju, istočnoj Kanadi i Novoj Engleskoj. Mnogi su od tih događaja imali industrijske aktivnosti i stoga najvjerojatnije nisu bili povezani s ljudskim aktivnostima. Tijekom posljednjih nekoliko godina, znanstvenici su raspravljali mogu li inducirani potresi pokrenuti velike potrese na obližnjim drevnim rasjedima u kojima su izgrađeni naponi bili spremni biti pušteni. Zemljotres u Pragu, Oklava 2011., odgovorio je na to pitanje demonstrirajući da bi potresi magnitude 5,7 mogli puknuti na postojećim dugim rasjedima. Stoga je prisustvo drevnih grešaka bilo važan čimbenik u preciznom predviđanju veličine potresa. Međutim, veličina i lokacija grešaka ostala su slabo razumljiva na mnogim mjestima širom središnjeg i istočnog dijela SAD-a, kao što je Oklahoma, a znanstveni napori bili su u toku od strane Geološkog zavoda SAD-a, drugih državnih i saveznih agencija, akademskih institucija i u partnerstvu s naftna industrija kako bi se utvrdila mjesta koja su potencijalno najopasnija.

Događaj u Pragu 2011. bio je najveći inducirani potres zabilježen u SAD-u sve dok se potres magnitude 5,8 dogodio 2016. u blizini mjesta Pawnee u Oklahomi, što je moglo biti izazvano. Međutim, drugdje su zabilježeni snažniji potresi. U blizini Koynanagara, Indija, 1967. godine, sumnjalo se da je razorna potres magnitude 6,3 potaknuta visokom razinom vode koja se skladišti u akumulaciji, a aktivnost povlačenja plina u Uzbekistanu vjerovatno je bila uzrok štetnih prirodnih potresa magnitude 7,0 u 1976. i 1984. Takvi podaci sugeriraju da su mogući potresi veći od Praga mogući. Pored toga, geolozi su prepoznali greške i pretpovijesne rupture potresa nastale potresima magnitude 7,0 u Oklahomi i Koloradu. Studije potresa u kontinentalnom interijeru izvan SAD-a pokazale su da su tako veliki prirodni potresi mogući daleko od granica ploča. Mnogi znanstvenici vjerovali su da inducirani potresi mogu također pokrenuti velike potrese na neotkrivenim drevnim rasjedima. Međutim, ako dođe do induciranog događaja s magnitudom većom od 5,6, vjerojatnije je da će biti magnitude bliža 6,0 nego 7,0, slično kao inducirani potresi u analognim regijama.

Povećanje opasnosti od zemljotresa.

I inducirani i prirodni potresi uzrokuju slične razine tresenja tla. U usporedbi s prirodnim potresima, međutim, inducirani potresi često su plići i ne bi mogli tresti tlo kao snažno daleko od epicentra potresa. Iako su primijećene suptilne razlike u tresenju između dvije vrste, bilo je potrebno više istraživanja da bi se shvatila ta drhtava svojstva.

Projekcije tresanja tla koje je proveo američki Geološki institut pokazale su da inducirani potresi povećavaju opasnost u Oklahomi i drugim mjestima na kojima industrijski procesi utječu na stresove unutar zemlje, kao što je prikazano u jednogodišnjoj prognozi za inducirane i prirodne potresa za 2016. godinu. Proračun opasnosti zahtijevao je informacije o tome gdje i koliko često se mogu dogoditi zemljotresi, njihova najveća veličina i vjerojatne razine tresenja tla. Da bi prognozirali frekvenciju potresa od 2016. godine, znanstvenici su uveliko razmatrali frekvenciju potresa 2015. godine, koristili su standardnu ​​seizmološku teoriju - s najvećim induciranim potresima za koje se očekuje da će biti magnitude manja ili jednaka 6,0 - i primijenili novi model prizemnog gibanja koji je osigurao bolje procjene potresanja za plitke potresa.

Rezultati su otkrili da su Oklahoma, Kansas, Texas, Arkansas, New Mexico i Colorado imali veću od 1 od 100 šansi da pretrpe štetu tijekom 2016., s tim da su se najveće šanse (oko 1 od 10) pojavile u dijelovima sjeverne Oklahome i južne Kansas, Poticani potresi projicirani prognozom pokazali su se prilično sposobnima uzrokovati propast u toj regiji ako se industrijska aktivnost nastavi nesmetano. Na temelju tih projekcija, nekolicina je bila iznenađena kada je potres magnitude 5,1 pogodio blizu Fairviewa u Oklavi 13. veljače.

Međutim, čini se da se učestalost potresa u toj regiji smanjivala između 2015. i 2016. Tijekom prve polovice 2016. godine, broj zemljotresa koji su se dogodili u blizini Irvinga i Dallasa, na primjer, smanjio se s oko četiri događaja magnitude 3,0 ili veći na nulu. To smanjenje može biti povezano s cijenom nafte (koja je značajno pala u 2015. i 2016. godini, smanjujući na taj način ekstrakciju i ubrizgavanje otpadnih voda) i regulatornim radnjama kojima je smanjena količina otpadne vode koja se crpi u duboke bušotine. Početni podaci pružali su nadu da će se stope induciranih zemljotresa nastaviti smanjivati ​​u 2016. godini; međutim, injekcijske aktivnosti nastavile su se u područjima s visokom stopom seizmičnosti, a nije bilo poznato hoće li manja količina ubrizgavanja ukloniti inducirane potrese ili će ih samo odgoditi.

Iako su porasti frekvencije poticanja potresa bili najuočljiviji u središnjoj Americi, inducirani potresi primijećeni su i na nekoliko lokacija u Kaliforniji, uključujući područja Gejzera i geotermalnu energiju Cosoa. Pored toga, studija iz 2015. pokazala je male promjene u stopama zemljotresa širom južne Kalifornije i primijetila da se dodatna inducirana aktivnost može dogoditi u blizini mjesta s aktivnostima vađenja nafte. Budući da je stopa prirodnih potresa u tom području bila mnogo veća od one u središnjoj Americi, bilo je teže utvrditi koji su potresi izazvani, a koji prirodni. Znanstvenici su nastavili istraživati ​​poticane potresa kako bi bolje ublažili buduće posljedice potresa.