r1 5 06a Trzęsienia ziemi, ruchy epejrogeniczne i izostatyczne (Może 2024)
W ciągu ostatniej dekady ludzie mieszkający w środkowych Stanach Zjednoczonych doświadczyli o wiele więcej małych i średnich trzęsień ziemi niż kiedykolwiek wcześniej. Na przykład, chociaż Oklahoma leży daleko od granic między płytami tektonicznymi, aktywność sejsmiczna zaczęła tam rosnąć około roku 2009 i osiągnęła szczyt w 2015 r. I na początku 2016 r. Przed 2009 r. W Oklahomie zwykle występowało tylko jedno lub dwa małe trzęsienia ziemi o sile większej niż 3,0 na rok. Do 2015 roku liczba ta wzrosła do ponad 900 trzęsień ziemi rocznie, z których 30 miało moment wielkości większy niż 4,0 (co jest wystarczająco silne, aby spowodować ruinę). Jedno trzęsienie o sile 5,7 uderzyło w pobliżu Pragi, Okla., W 2011 roku z powodu wcześniej istniejącej wady i spowodowało poważne szkody w kilku domach i budynkach szkolnych. W ciągu ostatnich sześciu lat ponad 1500 raportów o destrukcyjnych wstrząsach zostało udokumentowanych na obszarach wcześniej pokojowych. Ta zwiększona sejsmiczność została prawdopodobnie spowodowana przez działalność przemysłową człowieka. Około ośmiu milionów ludzi mieszkało na obszarach o zwiększonym trzęsieniu ziemi, a urzędnicy odpowiedzialni za bezpieczeństwo publiczne chcieli zrozumieć przyczyny tego wzrostu i potencjalne zagrożenia dla społeczeństwa.
Przyczyny wywołanych trzęsień ziemi.
Naukowcy z Ziemi podjęli wyzwanie lepszego zrozumienia wywołanych trzęsień ziemi. Dowody naukowe wykazały, że niektóre trzęsienia ziemi były spowodowane działalnością przemysłową człowieka, głównie z powodu usuwania przez wstrzykiwanie słonych ścieków wydobywanych ropą naftową i gazem do odwiertów produkcyjnych. Uważa się, że większość indukowanych trzęsień ziemi została spowodowana zmianami ciśnienia płynu w pobliżu istniejących głębokich uskoków. Płyny ze ścieków w studniach głębinowych często znajdowały się ponad milę pod ziemią, a usuwanie ścieków zwiększało ciśnienie płynów już zajmujących przestrzeń porów. Ten wzrost ciśnienia uwolnił lub osłabił usterkę, ułatwiając w ten sposób trzęsienie ziemi.
Ta hipoteza wyjaśniająca przyczynę indukowanych trzęsień ziemi została potwierdzona w eksperymencie Rangely, Colo. Z 1969 r., W którym ciśnienie płynu w zbiorniku było podnoszone i obniżane przez pompowanie. Trzęsienia ziemi stały się częstsze, gdy ciśnienie wzrosło, zgodnie z przewidywaniami, i rzadkie, gdy ciśnienie zostało obniżone. Szczelinowanie hydrauliczne (szczelinowanie) - proces odzyskiwania gazu i ropy naftowej, w którym stosuje się wtrysk płynu, aby otworzyć szczeliny w skale, aby umożliwić przepływ uwięzionego gazu lub ropy naftowej przez rurę do głowicy odwiertu na powierzchni - wykazano również, że powoduje trzęsienia ziemi i stwierdzono, że być główną przyczyną wywoływanych trzęsień ziemi w Kolumbii Brytyjskiej i zachodniej Albercie, a także niektórych miejsc w samym USA Fracking nie był jednak główną przyczyną wywoływanych trzęsień ziemi w Oklahomie i kilku innych miejscach w USA, gdzie trzęsienia ziemi miały głównie powstały w wyniku wtrysku ścieków. Jedno znaczące trzęsienie ziemi związane z wydobyciem płynów, zdarzenie o sile 4,8, miało miejsce w październiku 2011 r. W pobliżu Fashing w Teksasie. Inne indukowane trzęsienia ziemi zostały wywołane przez napełnienie zbiorników w Nevadzie i Południowej Karolinie. W większości przypadków taka działalność przemysłowa nie stymuluje trzęsień ziemi. Szybkości i objętości wtrysku płynów, orientacja uszkodzeń, skumulowane naprężenia i właściwości skały muszą być optymalne, aby wywołać trzęsienia ziemi.
Naukowcy badali wady oraz trzęsienia ziemi zarówno naturalne, jak i indukowane, aby lepiej zrozumieć i przewidzieć rozmiary i lokalizacje przyszłych trzęsień ziemi. Wielkość lub rozmiar trzęsienia ziemi jest związany z obszarem, który pęka w wyniku uskoku. Naukowcy przeanalizowali zapisy kilku przykładów historycznych naturalnych trzęsień ziemi, które miały miejsce w ciągu ostatnich 300 lat w środkowych i wschodnich Stanach Zjednoczonych, w tym zdarzenie o sile 7,3 w 1886 r. W pobliżu Charleston w stanie Karolina Południowa oraz serię wstrząsów o sile około 7,5 wielkości, które miały miejsce 1811–12 w pobliżu Nowego Madrytu, Mo. Trzęsienia ziemi we wschodniej Ameryce Północnej wystąpiły w postaci roju aktywności sejsmicznej na nierozpoznanych uskokach w środkowej Wirginii, wschodnim Tennessee, wschodniej Kanadzie i Nowej Anglii. Wiele z tych wydarzeń miało miejsce przed działalnością przemysłową, a zatem najprawdopodobniej nie było związanych z działalnością człowieka. W ciągu ostatnich kilku lat naukowcy zastanawiali się, czy indukowane trzęsienia ziemi mogą wywołać duże trzęsienia ziemi w pobliżu starożytnych uskoków, w których narastały naprężenia były gotowe do uwolnienia. Trzęsienie ziemi w Pradze w Okla w 2011 r. Odpowiedziało na to pytanie, pokazując, że trzęsienia ziemi o sile do 5,7 wielkości mogą pęknąć z powodu istniejących wcześniej zwarć. Dlatego obecność starożytnych uskoków była ważnym czynnikiem w dokładnym prognozowaniu wielkości trzęsienia ziemi. Jednak rozmiar i lokalizacja uszkodzeń pozostały słabo poznane w wielu miejscach w środkowych i wschodnich Stanach Zjednoczonych, takich jak Oklahoma, a US Geological Survey, inne agencje stanowe i federalne oraz instytucje akademickie i we współpracy z przemysł naftowy, aby zidentyfikować lokalizacje tych, które były potencjalnie najbardziej niebezpieczne.
Wydarzenie w Pradze w 2011 r. Było największym odnotowanym w USA trzęsieniem ziemi do czasu trzęsienia ziemi o sile 5,8 w 2016 r. W pobliżu Pawnee w stanie Oklahoma, które mogło zostać wywołane. Jednak silniejsze indukowane trzęsienia ziemi obserwowano gdzie indziej. Pod Koynanagar w Indiach w 1967 r. Podejrzewano, że druzgocący wstrząs o sile 6,3 został wywołany przez wysoki poziom wody zmagazynowanej w zbiorniku, a aktywność związana z wycofywaniem gazu w Uzbekistanie była prawdopodobnie przyczyną niszczenia naturalnych trzęsień ziemi o sile 7,0 w 1976 r. i 1984. Takie dane sugerują, że możliwe były wywołane trzęsienia ziemi większe niż w Pradze. Ponadto geolodzy rozpoznali wady i prehistoryczne pęknięcia trzęsień ziemi wywołane trzęsieniami ziemi o sile 7,0 w Oklahomie i Kolorado. Badania trzęsień ziemi we wnętrzach kontynentalnych poza USA wykazały, że tak duże naturalne trzęsienia ziemi były możliwe z dala od granic płyt. Wielu naukowców uważało, że indukowane trzęsienia ziemi mogą również wywoływać duże trzęsienia ziemi na nieodkrytych starożytnych błędach. Jednakże, jeśli wywołane zdarzenie o wielkości większej niż 5,6, bardziej prawdopodobne byłoby, że miałoby ono wielkość bliższą 6,0 niż 7,0, podobnie jak indukowane trzęsienia ziemi w analogicznych regionach.
Zwiększenie zagrożenia trzęsieniem ziemi.
Zarówno indukowane, jak i naturalne trzęsienia ziemi powodują podobny poziom wstrząsów gruntu. Jednak w porównaniu z naturalnymi trzęsieniami ziemi wywołane trzęsienia ziemi są często płytsze i mogą nie wstrząsnąć ziemią tak gwałtownie, jak daleko od jej centrum. Chociaż zaobserwowano subtelne różnice w wstrząsach między tymi dwoma typami, potrzebne były dalsze badania, aby zrozumieć te właściwości wstrząsania.
Prognozy wstrząsów gruntowych przeprowadzone przez US Geological Survey wykazały, że indukowane trzęsienia ziemi zwiększają zagrożenie w Oklahomie i innych miejscach, w których procesy przemysłowe wpływają na naprężenia w ziemi, jak pokazano w rocznej prognozie 2016 zarówno dla indukowanych, jak i naturalnych trzęsień ziemi. Obliczenie zagrożenia wymagało informacji o tym, gdzie i jak często mogą wystąpić trzęsienia ziemi, ich maksymalny rozmiar i prawdopodobny poziom trzęsienia ziemi. Aby prognozować częstotliwość indukowanych trzęsień ziemi w 2016 r., Naukowcy głęboko zastanowili się nad częstotliwością trzęsień ziemi w 2015 r., Zastosowali standardową teorię sejsmologiczną - przy największych oczekiwanych trzęsieniach ziemi zwykle mają wielkość mniejszą lub równą 6,0 - i zastosowali nowy model ruchu ziemnego, który zapewnił lepsze oszacowania wstrząsów w przypadku płytkich trzęsień ziemi.
Wyniki ujawniły, że Oklahoma, Kansas, Teksas, Arkansas, Nowy Meksyk i Kolorado miały większe niż 1 na 100 szans na wstrząsanie uszkodzeniami w 2016 r., Przy czym najwyższe szanse (około 1 na 10) wystąpiły w częściach północnej Oklahomy i południowego Kansas. Okazuje się, że indukowane trzęsienia ziemi przewidywane w prognozie mogą doprowadzić do ruiny w tym regionie, jeśli działalność przemysłowa będzie trwała nieprzerwanie. Na podstawie tych prognoz niewiele osób było zaskoczonych, gdy 13 lutego trzęsienie ziemi o sile 5,1 w pobliżu Fairview w Okla.
Wydaje się jednak, że częstotliwość trzęsień ziemi w tym regionie zmniejszyła się między 2015 a 2016 r. W pierwszej połowie 2016 r. Liczba trzęsień ziemi, na przykład w pobliżu Irving i Dallas, spadła z około czterech zdarzeń o wartości 3,0 lub większej do zera. Zmniejszenie to może być związane z ceną ropy (która znacznie spadła w 2015 i 2016 r., Zmniejszając w ten sposób wydobycie i wtryskiwanie ścieków) oraz działaniami regulacyjnymi, które zmniejszyły ilość ścieków pompowanych do głębokich otworów wiertniczych. Wstępne dane dostarczyły nadziei, że wskaźniki indukowanych trzęsień ziemi będą nadal spadać w 2016 r.; jednak działania iniekcyjne były kontynuowane na obszarach o wysokim wskaźniku sejsmiczności i nie było wiadomo, czy niższe objętości iniekcji wyeliminują indukowane trzęsienia ziemi, czy tylko je opóźnią.
Podczas gdy wzrost częstotliwości indukowanych trzęsień ziemi był najbardziej zauważalny w środkowych Stanach Zjednoczonych, indukowane trzęsienia ziemi obserwowano również w kilku miejscach w Kalifornii, w tym w gejzerach i obszarach energii geotermalnej Coso. Ponadto w badaniu z 2015 r. Wykazano niewielkie zmiany we wskaźnikach trzęsień ziemi w południowej Kalifornii i zauważono, że dodatkowa indukowana aktywność może wystąpić w pobliżu miejsc, gdzie prowadzone są wydobycia ropy naftowej. Ponieważ tempo naturalnych trzęsień ziemi na tym obszarze było znacznie wyższe niż w środkowych Stanach Zjednoczonych, trudniej było ustalić, które trzęsienia ziemi zostały wywołane, a które naturalne. Naukowcy kontynuowali badania wywołanych trzęsieniami ziemi, aby lepiej złagodzić przyszłe skutki trzęsień ziemi.
