През последното десетилетие хората, живеещи в централната част на САЩ, преживяха много по-малки земетресения с малък до среден размер от всякога. Например, въпреки че Оклахома се намира далеч от границите между тектонските плочи, сеизмичната активност започва да се увеличава там около 2009 г. и достига своя връх през 2015 г. и началото на 2016 г. Преди 2009 г. Оклахома обикновено преживява само едно или две малки земетресения с магнитуд по-голям от 3,0 на година. До 2015 г. този брой се е увеличил до над 900 земетресения годишно, 30 от които са имали моментна сила по-голяма от 4,0 (което е достатъчно силно, за да причини разруха). Едно земетресение с магнитуд 5,7 е станало близо до град Прага, Оклахома, през 2011 г. по съществуваща грешка и е причинило сериозни щети на няколко къщи и училищни сгради. През последните шест години повече от 1,500 съобщения за разрушителни разтърсващи събития са документирани в преди това мирни райони. Тази повишена сеизмичност вероятно се дължи на индустриалните дейности на човека. Около осем милиона души живееха в районите с повишени земетресения, а служители, отговорни за обществената безопасност, искаха да разберат причините за увеличението и потенциалните заплахи за обществото.
Причини за предизвикани земетресения.
Земните учени приеха предизвикателството да разберат по-добре предизвиканите земетресения. Научни доказателства показват, че някои земетресения са причинени от промишлени дейности на човека, най-вече от обезвреждане чрез инжектиране на солена отпадъчна вода, извлечена с нефт и газ в производствените кладенци. Смята се, че повечето индуцирани земетресения са породени от промени в налягането на течността в близост до съществуващи дълбоки разломи. Течностите за отпадъчни води в дълбоките кладенци често се намират на повече от една миля под земята и изхвърлянето на отпадъчни води увеличава налягането върху течностите, които вече заемат пористото пространство. Това повишаване на налягането освобождава или отслабва разлома, като по този начин улеснява земетресението.
Тази хипотеза, обясняваща причината за индуцирани земетресения, е потвърдена в експеримент от 1969 г. в Rangely, Колорадо, в който налягането на течността в резервоара се повишава и намалява чрез изпомпване. Земетресенията стават по-чести, когато налягането се повишава, както прогнозира хипотезата, и рядко, когато налягането се понижава. Хидравличното разбиване (фракинг) - процес на оползотворяване на газ и нефт, който използва инжектиране на течност, за да отвори пукнатини в скалите, за да позволи на уловения газ или суров нефт да тече през тръба към устието на повърхността - също е доказано, че причинява земетресения и е установено, че да бъде основната причина за индуцирани земетресения в Британска Колумбия и западна Алберта, както и някои сайтове в САЩ, самото Fracking обаче не е основната причина за индуцирана земетресение в Оклахома и на няколко други места в САЩ,където земетресенията най-вече са резултат от инжектиране на отпадъчни води. Едно забележително земетресение при извличане на течности, събитие с магнитуд 4,8, се случи през октомври 2011 г. близо до Фашинг, Тексас. Други предизвикани земетресения са предизвикани от запълването на резервоари в Невада и Южна Каролина. В повечето случаи подобни промишлени дейности не стимулират земетресения. Скоростите и обемите на впръскване на течности, ориентацията на повреда, натрупаните напрежения и свойствата на скалите трябва да са оптимални, за да предизвикат земетресения.ориентации на разломи, натрупани напрежения и свойства на скалите трябва да бъдат оптимални за предизвикване на земетресения.ориентации на разломи, натрупани напрежения и свойства на скалите - всички те трябва да бъдат оптимални за предизвикване на земетресения.
Учените са изучавали разломи, както естествени, така и индуцирани земетресения, за да разберат и прогнозират по-добре размерите и местоположението на бъдещите земетресения. Мащабът или размерът на земетресението е свързан с площта, която се разкъсва по разлома. Учените разгледаха подробно записи на няколко примера за исторически природни земетресения, които са се случили през последните 300 години в централната и източната част на САЩ, включително събитие с магнитуд 7,3 през 1886 г. близо до Чарлстън, Южна Каролина, и поредица от удари с магнитуд около 7,5, ударили в 1811–12 близо до Ню Мадрид, Mo. Земетресения в Източна Северна Америка се случиха под формата на рояци от сеизмична активност върху неразпознати разломи в централна Вирджиния, източна Тенеси, източна Канада и Нова Англия. Много от тези събития са предхождали индустриални дейности и следователно най-вероятно не са били свързани с човешки дейности.През последните няколко години учените обсъждаха дали индуцираните земетресения могат да предизвикат големи земетресения по близките древни разломи, при които натрупаните напрежения бяха готови да бъдат освободени. Земетресението в Прага, Оклахома през 2011 г. отговори на този въпрос, като демонстрира, че земетресенията с магнитуд 5,7 могат да се разкъсат при съществуващи дълги грешки. Следователно наличието на древни разломи е важен фактор за точното прогнозиране на размера на земетресението. Размерът и местоположението на разломите обаче останаха слабо разбрани на много места в централната и източната част на САЩ, като Оклахома, а научните усилия бяха положени от Американската геоложка служба, други щатски и федерални агенции и академични институции и в партньорство с петролната промишленост, за да идентифицира местоположенията на тези, които са потенциално най-опасните.
Събитието в Прага през 2011 г. е най-голямото регистрирано земетресение в САЩ, докато през 2016 г. не е настъпило земетресение с магнитуд 5.8 по Рихтер близо до Пауни, Оклахома, което може да е било предизвикано. Въпреки това, другаде са наблюдавани по-силни индуцирани земетресения. В близост до Койнанагар, Индия, през 1967 г. се подозира, че опустошителният трус с магнитуд 6,3 е предизвикан от високи нива на вода, съхранявана в резервоар, а дейността по изтегляне на газ в Узбекистан вероятно е причината за вредните природни земетресения с магнитуд 7,0 през 1976 г. и 1984 г. Такива данни предполагат, че са възможни индуцирани земетресения, по-големи от тези в Прага. Освен това геолозите разпознават разломи и праисторически разкъсвания на земетресения, генерирани от земетресения с магнитуд 7,0 в Оклахома и Колорадо. Изследвания на земетресения в континенталните интериори извън САЩпоказа, че такива големи природни земетресения са възможни далеч от границите на плочите. Много учени вярваха, че индуцираните земетресения също могат да предизвикат големи земетресения по неразкрити древни разломи. Ако обаче предизвика индуцирано събитие с магнитуд по-голям от 5,6, то по-вероятно ще има магнитуд по-близо до 6,0, отколкото до 7,0, подобно на индуцираните земетресения в аналогични региони.
Повишаване на опасността от земетресение.
И индуцираните, и естествените земетресения причиняват подобни нива на разклащане на земята. В сравнение с природните земетресения обаче, предизвиканите земетресения често са по-плитки и може да не разтърсят земята толкова силно, колкото е далеч от епицентъра на земетресението. Въпреки че са наблюдавани фини разлики в разклащането между двата типа, са необходими повече изследвания, за да се разберат тези разклащащи свойства.
Прогнозите за разклащане на земята, проведени от Американското геоложко проучване, показват, че предизвиканите земетресения увеличават опасността в Оклахома и други места, където индустриалните процеси влияят на напреженията в земята, както е показано в едногодишната прогноза за 2016 г. както за индуцирани, така и за природни земетресения. Изчисляването на опасността изисква информация за това къде и колко често могат да настъпят земетресения, техния максимален размер и вероятните нива на разклащане на земята. За да прогнозират честотата на индуцираните земетресения през 2016 г., учените обмислят сериозно честотата на земетресенията през 2015 г., използвайки стандартна сеизмологична теория - с най-големите индуцирани земетресения, които обикновено се очакват с магнитуд по-малък или равен на 6,0 - и прилагат нов модел на земно движение, който предоставя по-добри оценки на треперенето при плитки земетресения.
Резултатите разкриха, че Оклахома, Канзас, Тексас, Арканзас, Ню Мексико и Колорадо имат по-голям от 1 на 100 шанс да разклатят щети през 2016 г., като най-високите шансове (около 1 на 10) се наблюдават в части от северната част на Оклахома и южната част на Канзас . Индуцираните земетресения, предвидени от прогнозата, се оказаха напълно способни да причинят разруха в този регион, ако промишлената дейност продължи без забавяне. Въз основа на тези прогнози, малцина бяха изненадани, когато на 13 февруари земетресение с магнитуд 5.1 стана близо до Феървю, Оклахома.
Честотата на земетресенията в този регион обаче изглежда намалява между 2015 и 2016 г. През първата половина на 2016 г. броят на земетресенията, които се случват близо до Ървинг и Далас, например, е спаднал от около четири събития с магнитуд 3,0 или повече до нула. Това намаление може да бъде свързано с цената на петрола (която е спаднала значително през 2015 и 2016 г., като по този начин е намалила добива и впръскването на отпадъчни води) и регулаторните действия, които са намалили обема отпадъчни води, изпомпвани в дълбоки сондажи. Първоначалните данни дадоха надежда, че нивата на предизвиканите земетресения ще продължат да намаляват през 2016 г .; въпреки това, инжекционните дейности продължават в райони с високи нива на сеизмичност и не е известно дали по-малките обеми на инжектиране ще премахнат предизвиканите земетресения или просто ще ги забавят.
Докато нарастването на честотата на индуцираните земетресения е най-забележимо в централната част на САЩ, индуцирани земетресения също са наблюдавани на няколко места в Калифорния, включително гейзерите и зоните на геотермалната енергия на Косо. В допълнение, проучване от 2015 г. показва незначителни промени в нивата на земетресения в Южна Калифорния и отбелязва, че може да се появи допълнителна индуцирана активност в близост до места с дейности за добив на нефт. Тъй като степента на естествените земетресения в тази област беше много по-висока от тази на централните щати на САЩ, беше по-трудно да се определи кои земетресения са предизвикани и кои са естествени. Учените продължиха да разследват предизвикани земетресения, за да смекчат по-добре бъдещите последици от земетресението.
Марк Д. Петерсен
