Wetenschappers ontdekken de bron van de mysterieuze aardbevingen

Nieuw onderzoek heeft bevestigd dat hydraulische breuk verantwoordelijk is voor langzame, kleine aardbevingen of trillingen die voorheen onverklaard waren. Bevingen worden veroorzaakt door dezelfde processen die grote, schadelijke aardbevingen kunnen veroorzaken.

Hydraulisch breken omvat de krachtige injectie van vloeistoffen onder de grond om olie en aardgas te winnen. Hoewel dit doorgaans wordt uitgevoerd met behulp van afvalwater, werd in dit specifieke onderzoek gekeken naar de resultaten bij het gebruik van vloeibare koolstofdioxide. Deze methode duwt de koolstof dieper de aarde in, waardoor wordt voorkomen dat deze bijdraagt ​​aan het vasthouden van atmosferische warmte.

Met wat SchattingenHet kraken van koolstofdioxide kan jaarlijks evenveel koolstof besparen als een miljard zonnepanelen. Het is gunstig voor het milieu dat bij het fracken gebruik wordt gemaakt van vloeibare koolstofdioxide, vergeleken met afvalwater, dat de koolstof niet uit de atmosfeer houdt.

“Aangezien deze studie het proces van ondergrondse koolstofvastlegging onderzoekt, kunnen er positieve implicaties zijn voor duurzaamheid en klimaatwetenschap”, zegt Abhijit Ghosh, assistent-professor geofysica aan de Universiteit van Californië, Riverside en co-auteur van de studie in de Universiteit van Californië. logboek. Wetenschappen.

Omdat koolstofdioxide een vloeistof is, zei Ghosh dat de resultaten van dit onderzoek vrijwel zeker van toepassing zijn op hydraulisch breken met water. Beide veroorzaken waarschijnlijk trillingen.

Op een seismograaf zien aardbevingen en gewone trillingen er anders uit. Grote aardbevingen veroorzaken scherpe trillingen met pulsen met een hoge amplitude. De trillingen zijn zachter, stijgen langzaam boven het achtergrondgeluid met een veel lagere amplitude en nemen vervolgens langzaam af.

Schaliegasboorplatform (fracking) nabij Alvarado, Texas. Krediet: Loadmaster (David R. Tribble)

“We zijn blij dat we deze trillingen nu kunnen gebruiken om de beweging van vloeistoffen als gevolg van hydraulisch breken te volgen en de beweging van breuken als gevolg van vloeistofinjectie te volgen”, aldus Ghosh.

Eerder was er controverse onder seismologen over de bron van aardbevingen. Terwijl sommige kranten beweerden dat de bevingssignalen werden veroorzaakt door grote aardbevingen die duizenden kilometers verderop plaatsvonden, dachten anderen dat ze veroorzaakt konden worden door geluid dat werd gegenereerd door menselijke activiteiten, zoals de beweging van treinen of industriële machines.

“Seismografen zijn niet slim. Je kunt een vrachtwagen in de buurt besturen, of er met je voet tegenaan trappen, en hij zal die trilling registreren”, zei Ghosh. “Daarom wisten we al een tijdje niet zeker of de signalen verband hielden met vloeistofinjectie.”

Om de bron te achterhalen, gebruikten onderzoekers seismometers die waren geïnstalleerd rond een hydraulische breuklocatie in Wellington, Kansas. De gegevens hadden betrekking op de gehele fracking-injectieperiode van zes maanden, evenals een maand vóór en een maand na de injectie.

Na het elimineren van het achtergrondgeluid toonde het team aan dat de resterende signalen ondergronds werden gegenereerd en alleen verschenen terwijl er vloeistofinjectie plaatsvond. “We hebben geen trillingen voor of na de injectie gedetecteerd, wat erop wijst dat de trillingen daarmee verband houden”, zei Ghosh.

Het is al enige tijd bekend dat hydrofracturering grotere aardbevingen kan veroorzaken. Om te voorkomen dat breuken ondergronds verschuiven en trillingen veroorzaken, is het stopzetten van hydraulische breuken één optie. Omdat dit onwaarschijnlijk is, zegt Ghosh dat het belangrijk is om deze activiteiten te monitoren om te begrijpen hoe hun rotsen vervormen en om de beweging van vloeistoffen na injectie te volgen.

Er kunnen modelexperimenten worden uitgevoerd om bedrijven te helpen bepalen welke vloeistofinjectiedrukken niet mogen worden overschreden. Door binnen deze limieten te blijven, wordt ervoor gezorgd dat vloeistoffen niet in de richting van grote ondergrondse breuklijnen stromen, wat leidt tot schadelijke seismische activiteit. Niet alle fouten worden echter opgelost.

“We kunnen dit soort experimenten alleen modelleren als we weten dat er een fout aanwezig is. Het is mogelijk dat er fouten zijn waarvan we niets weten, en in die gevallen kunnen we niet voorspellen wat er zal gebeuren”, zei Ghosh.

Referentie: “Jittersignalen tijdens vloeistofinjectie worden gegenereerd door foutslip” door Shanku Neogi, Abhijit Ghosh, Abhash Kumar en Richard W. Hammack, 3 augustus 2023, Wetenschappen.
doi: 10.1126/science.adh1331