Ökningen av jordbävningar med injektionsinducerade ämnen i USA
Ökningen av jordbävningar med injektionsinducerade ämnen i USA

El Salvador War Documentaries (Maj 2024)

El Salvador War Documentaries (Maj 2024)
Anonim

Under det senaste decenniet upplevde människor i centrala USA många fler små till måttliga jordbävningar än någonsin tidigare. Till exempel, även om Oklahoma ligger långt från gränserna mellan tektoniska plattor, började seismisk aktivitet öka där ungefär 2009 och nådde en topp under 2015 och början av 2016. Före 2009 upplevde Oklahoma vanligtvis bara en eller två små jordbävningar med en större än 3.0 per år. År 2015 hade antalet ökat till mer än 900 jordbävningar årligen, varav 30 hade en ögonblickstorlek större än 4,0 (vilket är tillräckligt starkt för att orsaka förstörelse). En jordbävning med en storlek på 5,7 slog nära staden Prag, Okla., 2011 på ett föregripande fel och orsakade allvarliga skador på flera hus och skolbyggnader. Under de senaste sex åren har mer än 1 500 rapporter om destruktiva skakningshändelser dokumenterats i tidigare fredliga områden. Den ökade seismiciteten förorsakades sannolikt av mänsklig industriell verksamhet. Cirka åtta miljoner människor bodde i områdena med ökade jordbävningar, och tjänstemän med ansvar för allmän säkerhet ville förstå orsakerna till ökningen och de potentiella hoten mot samhället.

Orsaker till orsakade jordbävningshändelser.

Jordforskare tog på sig utmaningen att bättre förstå inducerade jordbävningar. Vetenskapliga bevis hade visat att vissa jordbävningar orsakades av mänsklig industriell verksamhet, främst från bortskaffande genom injektion av salt avloppsvatten extraherat med olja och gas i produktionsbrunnar. De flesta inducerade jordbävningarna ansågs ha genererats av förändringar i vätsketrycket nära befintliga djupa fel. Avloppsvätskor i djupa bortskaffningsbrunnar låg ofta mer än en mil under jord, och avloppsvatten ökade trycket på vätskor som redan upptäckte porutrymmet. Denna tryckökning avspännade eller försvagade felet, vilket gör det lättare för en jordbävning att äga rum.

Den hypotesen som förklarade orsaken till inducerade jordbävningar validerades i ett Rangely, Colo.-Experiment från 1969, där fluidtrycket i en reservoar höjdes och sänktes genom pumpning. Jordbävningar blev vanligare när trycket höjdes, som hypotesen förutspådde, och sällsynta när trycket sänktes. Hydraulisk sprickbildning (fracking) - en gas- och petroleumåtervinningsprocess som använder fluidinjektion för att öppna sprickor i berg för att låta fångad gas eller råolja flyta genom ett rör till ett brunnshuvud vid ytan - visade sig också orsaka jordbävningar och visade sig vara den främsta orsaken till inducerade jordbävningar i British Columbia och västra Alberta samt vissa platser i USA Fracking själv, var dock inte den främsta orsaken till inducerad jordbävningsaktivitet i Oklahoma och flera andra platser i USA, där jordbävningarna hade mest resulterade från avloppsinjektion En anmärkningsvärd jordbävning med vätskeutvinning, en händelse på 4,8, ägde rum i oktober 2011 nära Fashing, Texas. Andra inducerade jordbävningar utlöstes av fyllningen av reservoarer i Nevada och South Carolina. I de flesta fall stimulerar sådana industriella aktiviteter inte jordbävningar. Vätskeinsprutningshastigheter och volymer, felorientering, ackumulerade spänningar och bergegenskaper behöver alla vara optimala för att inducera jordbävningar.

Forskare hade studerat fel och både naturliga och inducerade jordbävningar för att bättre förstå och förutsäga storlekar och platser för framtida inducerade jordbävningar. Jordbävningens storlek eller storlek är relaterad till det område som brister på felet. Forskare granskade register över flera exempel på historiska naturliga jordbävningar som hade inträffat under de senaste 300 åren i centrala och östra USA, inklusive en händelse på 7,3 år 1886 nära Charleston, SC, och serien av chocker med storleken 7,5 som slog in 1811–12 nära New Madrid, Mo Jordbävningar i östra Nordamerika inträffade i form av svärmar av seismisk aktivitet på okända fel i centrala Virginia, östra Tennessee, östra Kanada och New England. Många av dessa händelser föregick industriell verksamhet och var därför troligen inte relaterade till mänskliga aktiviteter. Under de senaste åren diskuterade forskare huruvida inducerade jordbävningar skulle kunna utlösa stora jordbävningar på närliggande antika fel där uppbyggda spänningar var redo att släppas. Jordbävningen i Prag 2011, Okla., Besvarade den frågan genom att demonstrera att jordbävningar upp till 5,7 med storleken kunde brista på förutvarande långa fel. Därför var förekomsten av forntida fel en viktig faktor för att exakt förutsäga jordbävningens storlek. Storleken och placeringen av fel förblev emellertid dåligt förstått på många platser i centrala och östra USA, såsom Oklahoma, och vetenskapliga insatser pågår av US Geological Survey, andra statliga och federala byråer och akademiska institutioner och i samarbete med petroleumsindustrin för att identifiera platserna för de som var potentiellt de mest farliga.

Händelsen i Prag 2011 var den största framkallade jordbävningen i USA tills en jordbävning på 5,8 uppstod 2016 nära Pawnee, Oklahoma, som kan ha framkallats. Starkare inducerade jordbävningar observerades emellertid någon annanstans. Nära Koynanagar, Indien, 1967, misstänktes en förödande storhet-6,3-tremor ha utlösts av höga vattennivåer lagrade i en reservoar, och gasuttagaktivitet i Uzbekistan var troligen orsaken till skadliga naturliga jordbävningar med storleken-7.0 år 1976 och 1984. Sådana data antydde att inducerade jordbävningar större än Prag var möjliga. Dessutom erkände geologer fel och förhistoriska jordbävningsbrott genererade av jordbävningar med storleken -7,0 i Oklahoma och Colorado. Studier av jordbävningar i kontinentala inre utanför USA visade att så stora naturliga jordbävningar var möjliga långt från plattgränser. Många forskare trodde att inducerade jordbävningar också kunde utlösa stora jordbävningar på oupptäckta antika fel. Skulle en inducerad händelse med en magnitude större än 5,6 resultera, skulle den emellertid mer sannolikt ha en magnitud närmare 6,0 än 7,0, liknande inducerade jordbävningar i analoga regioner.

Öka jordbävningsfaren.

Både inducerade och naturliga jordbävningar orsakar liknande nivåer av markskakningar. Jämfört med naturliga jordbävningar är emellertid ofta inducerade jordbävningar grundare och kanske inte skakar marken så våldsamt långt från jordbävningens episentrum. Även om subtila skillnader i skakning mellan de två typerna hade observerats, behövdes mer forskning för att förstå de skakande egenskaperna.

Prognoser av markskakningar utförda av US Geological Survey indikerade att inducerade jordbävningar ökade faran i Oklahoma och andra platser där industriella processer påverkar spänningar i jorden, vilket framgår av ett års prognos för både inducerade och naturliga jordbävningar. Riskberäkningen krävde information om var och hur ofta jordbävningar skulle kunna inträffa, deras maximala storlek och de troliga nivåerna av markskakningar. För att förutse 2016-jordbävningsfrekvensen 2016 övervägde forskare starkt jordbävningsfrekvensen 2015, använde seismologisk teori - med de största inducerade jordbävningarna som förväntas i allmänhet ha en storlek mindre än eller lika med 6,0 ​​- och använde en ny markrörelsesmodell som gav bättre uppskattningar av skakningar vid grunda jordbävningar.

Resultaten avslöjade att Oklahoma, Kansas, Texas, Arkansas, New Mexico och Colorado hade större än 1 av 100 chans att skaka skador under 2016, med de högsta chanserna (cirka 1 av 10) som inträffade i delar av norra Oklahoma och södra Kansas.. De framkallade jordbävningarna som prognostiserats av prognosen visade sig vara ganska kapabla att orsaka förstörelse i den regionen om den industriella aktiviteten fortsatte utan dröjsmål. På grundval av dessa prognoser blev några förvånade när en jordbävning på 5,1 inträffade nära Fairview, Okla., Den 13 februari.

Jordbävningsfrekvensen i den regionen tycktes dock minska mellan 2015 och 2016. Under första halvåret 2016 sjönk antalet jordbävningar som inträffade nära Irving och Dallas från cirka fyra händelser i storlek 3.0 eller större till noll. Denna minskning kan vara relaterad till oljepriset (som sjönk avsevärt under 2015 och 2016 och därmed minskade extraktionen och avloppsinjektionen) och regleringsåtgärder som minskade volymen av avloppsvatten som pumpas till djupa borrhål. De ursprungliga uppgifterna gav hopp om att frekvenserna av inducerade jordbävningar skulle fortsätta att minska 2016; emellertid fortsatte injektionsaktiviteter i områden med hög seismicitet, och det var inte känt om lägre injektionsvolymer skulle eliminera inducerade jordbävningar eller bara försena dem.

Medan ökningarna av inducerad jordbävningsfrekvens var mest märkbara i centrala USA, hade inducerade jordbävningar också observerats på flera platser i Kalifornien, inklusive Geysers och Coso geotermiska energiområden. En studie från 2015 visade dessutom mindre förändringar i jordbävningstakten i södra Kalifornien och noterade att ytterligare inducerad aktivitet kan förekomma nära platser med petroleumutvinning. Eftersom frekvensen av naturliga jordbävningar i detta område var mycket högre än i centrala USA, var det svårare att identifiera vilka jordbävningar som framkallades och vilka som var naturliga. Forskare fortsatte att undersöka inducerade jordbävningar för att bättre mildra framtida jordbävningseffekter.