Независимо от того, происходит ли землетрясение естественным путем или в результате нетрадиционной добычи нефти и газа, разрушительная сила одинакова, согласно новому исследованию, опубликованному в журнале Science Advances 2 августа. происходящие землетрясения в центральной части США имеют один и тот же потенциал сотрясения и, следовательно, могут вызвать аналогичные повреждения.
Это открытие противоречит предыдущим наблюдениям, предполагающим, что индуцированные землетрясения вызывают более слабые сотрясения, чем естественные. Работа может помочь ученым делать прогнозы будущих землетрясений и смягчать их потенциальный ущерб.
«Люди спорят о силе индуцированных землетрясений на протяжении десятилетий - наше исследование решает этот вопрос», - сказал соавтор Уильям Эллсуорт, профессор кафедры геофизики Стэнфордской школы наук о Земле, энергетике и окружающей среде, и его коллега. - директор Стэнфордского центра наведенной и вызванной сейсмичности (SCITS). «Теперь мы можем начать уменьшать нашу неопределенность в отношении того, как сильные землетрясения сотрясают землю, и это должно привести к более точной оценке рисков, которые эти землетрясения представляют для общества в будущем».
Индуцированные землетрясения
Землетрясения в центральной части США участились за последние 10 лет из-за расширения нетрадиционных операций по добыче нефти и газа, при которых сточные воды сбрасываются путем закачки их в землю. Около 3 миллионов человек в Оклахоме и на юге Канзаса живут в условиях повышенного риска искусственных землетрясений.
«Стресс, вызванный землетрясениями, уже существует - закачивая воду, вы просто ускоряете процесс», - сказал соавтор Грегори Бероза, профессор геофизики Уэйна Лоэля в Stanford Earth and co. -директор СКИТ.«Это исследование как бы упрощает ситуацию и показывает, что мы можем использовать наше понимание всех землетрясений для более эффективного смягчения их последствий».
Оклахома пережила крупнейшее сейсмическое событие в 2016 году, когда три сильных землетрясения магнитудой более 5,0 нанесли значительный ущерб этому району. По данным Геологической службы Оклахомы, с начала 2017 года число землетрясений магнитудой 3,0 и выше сократилось. Это снижение частично связано с новыми правилами, ограничивающими закачку сточных вод, которые были получены в результате исследований индуцированных землетрясений.
Снятие стресса
Чтобы проверить разрушительную силу землетрясения, исследователи измерили силу, заставляющую тектонические плиты скользить, известную как падение напряжения, измеряемое разницей между напряжением разлома до и после землетрясения. Команда проанализировала сейсмические данные 39 искусственных и природных землетрясений магнитудой от 3,3 до 5,8 в центральной части США и восточной части Северной Америки. После учета таких факторов, как тип подвижки разлома и глубина землетрясения, результаты показывают, что падение напряжения при искусственных и естественных землетрясениях в центральной части США имеет одни и те же характеристики.
Второй результат исследования показывает, что большинство землетрясений на востоке США и Канады демонстрируют более сильный потенциал сотрясения, потому что они происходят на так называемых обратных разломах. Эти типы землетрясений обычно связаны с горообразованием и, как правило, вызывают более сильные сотрясения, чем те, которые происходят в центральной части США и Калифорнии. Хотя риск естественных землетрясений низок, большая численность населения и хрупкая инфраструктура в этом регионе делают его уязвимым, когда землетрясения происходят.
Команда также проанализировала, насколько глубоко под землей происходят землетрясения, и пришла к выводу, что по мере того, как землетрясения происходят глубже, скалы становятся прочнее, а падение напряжения или сила, стоящая за землетрясениями, становится более мощной.
«Оба этих вывода дают нам новые прогностические инструменты, позволяющие предсказывать, какими могут быть движения грунта при будущих землетрясениях», - сказал Эллсворт.«Глубина землетрясения также будет иметь значение, и это необходимо учитывать, когда люди начнут пересматривать эти модели движения грунта, которые описывают, насколько сильным будет сотрясение».
Ученые заявили, что типы горных пород, используемые при нетрадиционной добыче нефти и газа в США и Канаде, можно найти во всем мире, что делает результаты этого исследования широко применимыми.
«Поскольку мы можем изучить лучшие практики, мы можем помочь гарантировать, что опасности, вызванные землетрясениями, могут быть уменьшены и в других частях мира», - сказал Эллсуорт.