Серия землетрясений на юге Колорадо и на севере Нью-Мексико, зарегистрированная в период с 2008 по 2010 год, вероятно, была вызвана закачкой жидкостей глубоко под землю во время сброса нефтяных и газовых сточных вод, говорится в новом исследовании Университета Колорадо в Боулдере.
Исследование, проведенное в бассейне Ратон площадью 2 200 квадратных миль вдоль центральной границы Колорадо и северной части Нью-Мексико, выявило более 1 800 землетрясений силой до 4,3 балла за этот период, большинство из которых связано с деятельность скважин для нагнетания сточных вод. Такие скважины используются для откачки воды обратно в землю после того, как она была извлечена во время сбора метанового газа из подземных угольных пластов.
Одной из ключевых частей нового исследования было использование гидрогеологического моделирования порового давления в так называемой «фундаментальной породе» бассейна Ратон - породе глубиной в несколько миль, лежащей под самыми старыми стратифицированными слоями. Поровое давление - это давление жидкости в трещинах и порах породы.
В то время как два предыдущих исследования связывали землетрясения в бассейне Ратон со скважинами для нагнетания сточных вод, это первое показывает, что повышенное поровое давление глубоко под землей значительно превышает пороговые значения, вызывающие землетрясение, сказала докторант CU Boulder Дженни Накаи, ведущий автор исследования. Северные края бассейна Ратон граничат с Тринидадом, Колорадо, и Ратоном, Нью-Мексико.
«Мы впервые показали вероятный причинный механизм этих землетрясений», - сказал Накаи из Департамента геологических наук.«Пространственные закономерности сейсмичности, которые мы наблюдали, отражаются в распределении закачки сточных вод и смоделированном нами изменении порового давления».
Статья об исследовании была опубликована в Журнале геофизических исследований: Solid Earth. Соавторами исследования являются профессора Калифорнийского университета в Боулдере Энн Шихан и Шемин Ге из геологических наук, бывший докторант Калифорнийского университета в Боулдере Мэтью Вайнгартен, ныне стажирующийся в Стэнфордском университете, и профессор Сьюзан Билек из Горно-технологического института Нью-Мексико в Сокорро..
Землетрясения в бассейне Ратон в период между 2008 и 2010 годами были измерены сейсмометрами переносного массива EarthScope USArray, программы, финансируемой Национальным научным фондом (NSF), для измерения землетрясений и составления карт недр Земли по всей стране. Команда также использовала сейсмические данные эксперимента Colorado Rockies Experiment and Seismic Transects (CREST), также финансируемого NSF.
В рамках исследования команда смоделировала в 3-D 12-мильный разлом, полученный из данных о сейсмичности в районе парка Вермехо в бассейне Ратон. Характер сейсмичности также указывает на второй, меньший разлом в бассейне Ратон, который был активен в 2008-2010 гг..
Накаи сказал, что исследовательская группа не изучала взаимосвязь между землетрясениями в бассейне Ратон и гидравлическим разрывом пласта или гидроразрывом пласта.
Новое исследование также показало, что количество землетрясений в бассейне Ратон коррелирует с совокупным объемом сточных вод, закачиваемых в колодцы примерно до 9 миль от отдельных землетрясений. В бассейне Ратон имеется 28 колодцев для сброса сточных вод "класса II" - колодцев, которые используются для удаления сточных жидкостей, связанных с добычей нефти и природного газа, и не менее 200 миллионов баррелей сточных вод были закачаны туда под землю нефтью и газовая промышленность с 1994 года.
«Основная порода обычно более хрупкая и трещиноватая, чем слои породы над ней», - сказал Шихан, также сотрудник Совместного института исследований в области наук об окружающей среде CU. «Когда поровое давление в породе фундамента увеличивается, это может вызвать землетрясения».
Еще многое предстоит узнать о землетрясениях в бассейне Ратон, говорят исследователи CU Boulder. Хотя нефтегазовая промышленность в течение многих лет отслеживала сейсмическую активность сейсмометрами в бассейне Ратон и наносила на карту некоторые подземные разломы, такие данные недоступны исследователям или общественности.
Схемы землетрясений в бассейне Ратон аналогичны другим регионам США, которые продемонстрировали «индуцированную сейсмичность», вероятно, вызванную скважинами для нагнетания сточных вод, сказал Накаи. Предыдущие исследования с участием CU Boulder показали, что в последние годы нагнетательные скважины, вероятно, вызывали землетрясения вблизи Грили, штат Колорадо, в Оклахоме и в центральной части континента в Соединенных Штатах.