توسط دانشگاه توفتس
نقشه USGS نواحی ریسکی زلزله را برجسته می کند. جعبه های آبی مناطق دارای فعالیت زیاد زمین لرزه‌ای ناشی از تزریق مایع از طریق سوراخ عمیق توسط انسان را نشان می دهد. اعتبار: USGS
محققان دانشگاه توفتس با استفاده از داده های آزمایش های میدانی و مدل سازی گسل های زمین متوجه شده اند که فعالیت تزریق مایع زیرزمینی مورد استفاده در فرَکینگ و دفع فاضلاب برای کاوش نفت و گاز می تواند باعث فعالیت قابل توجه و به سرعت در حال گسترشِ زمین لرزه‌ای در ورای ناحیه‌ی تزریق سیال شود. دانسته شده است که تزریق مایع عمیق - بیش از یک کیلومتر عمیق - با افزایش فعالیت لرزه ای مرتبط است - اغلب به نظر می رسد محدود به مناطق انتشار سیال باشد. با این حال، مطالعه ای که در مجله Science منتشر شده است، این فرض که تزریق های سیال به طور بالقوه باعث بروز زمین لرزه های مخرب بسیار دورتر به وسیله‌ی لغزش آهسته شبکه های ترک و گسل موجود به گونه‌ای دومینو مانند می شود را تست و قویاً حمایت می کند.
نتایج، ارائه دلیل می کنند برای این حقیقت عینی که تکرر زمین لرزه های انسان ساخته در برخی مناطق کشور از نقاط قرمز زمین لرزه های طبیعی پیش افتاده است.
این مطالعه همچنین برهانی را برای این مفهوم ارائه می کند که در توسعه و تست مدل های دقیق ترِ رفتار گسل لازم است از آزمایش های میدانی استفاده شود. بخش عمده ای از درک فعلی ما در مورد فیزیک گسل های زمین شناسی از آزمایش های آزمایشگاهی انجام شده در مقیاس طول یک متر یا کمتر آمده است. لکن، زلزله و پارگی گسل در مقیاس هایی بسیار بزرگتر رخ می دهد. مشاهدات شکست گسل در این مقیاس های بزرگتر در حال حاضر از راه دور به عمل می‌آید و برآوردهای ضعیفی از پارامترهای فیزیکی رفتار گسل فراهم می آورد که نمی تواند برای ایجاد یک مدل از اثرات انسان ساخته استفاده شود. اخیرا جامعه علمی زلزله شناسی منابعی مالی پشت آزمایشات تزریق در مقیاس زمین شناسی قرار داده است تا بر شکاف مقیاس پل بزند و رفتار گسل را در زیستگاه طبیعی اش درک کند.
محققان از داده های این تزریقات آزمایشی میدانی، که قبلا در فرانسه انجام شده بود و توسط گروهی از محققان در دانشگاه آکس مارسی و دانشگاه نیک سوفیا آنتیپولیس رهبری می شد، استفاده کردند. در این آزمایش ها فشار و جابه جایی، لغزش و پارامترهای دیگر که در قالب مدل لغزش گسل مورد استفاده در تحقیق حاضر قرار می گیرند اندازه گیری شد. تجزیه و تحلیل محققان توفتس، قوی ترین استنتاج تا امروز را فراهم می آورد که لغزشِ بر اثر سیال فعال شده در گسل‌ها می تواند به سرعت به گسترش سیال در زیر زمین شتاب دهد.
نقشه USGS نواحی ریسکی زلزله را برجسته می کند. جعبه های آبی مناطق دارای فعالیت زیاد زمین لرزه‌ای ناشی از تزریق مایع از طریق سوراخ عمیق توسط انسان را نشان می دهد. اعتبار: USGS
محققان دانشگاه توفتس با استفاده از داده های آزمایش های میدانی و مدل سازی گسل های زمین متوجه شده اند که فعالیت تزریق مایع زیرزمینی مورد استفاده در فرَکینگ و دفع فاضلاب برای کاوش نفت و گاز می تواند باعث فعالیت قابل توجه و به سرعت در حال گسترشِ زمین لرزه‌ای در ورای ناحیه‌ی تزریق سیال شود. دانسته شده است که تزریق مایع عمیق - بیش از یک کیلومتر عمیق - با افزایش فعالیت لرزه ای مرتبط است - اغلب به نظر می رسد محدود به مناطق انتشار سیال باشد. با این حال، مطالعه ای که در مجله Science منتشر شده است، این فرض که تزریق های سیال به طور بالقوه باعث بروز زمین لرزه های مخرب بسیار دورتر به وسیله‌ی لغزش آهسته شبکه های ترک و گسل موجود به گونه‌ای دومینو مانند می شود را تست و قویاً حمایت می کند.
نتایج، ارائه دلیل می کنند برای این حقیقت عینی که تکرر زمین لرزه های انسان ساخته در برخی مناطق کشور از نقاط قرمز زمین لرزه های طبیعی پیش افتاده است.
این مطالعه همچنین برهانی را برای این مفهوم ارائه می کند که در توسعه و تست مدل های دقیق ترِ رفتار گسل لازم است از آزمایش های میدانی استفاده شود. بخش عمده ای از درک فعلی ما در مورد فیزیک گسل های زمین شناسی از آزمایش های آزمایشگاهی انجام شده در مقیاس طول یک متر یا کمتر آمده است. لکن، زلزله و پارگی گسل در مقیاس هایی بسیار بزرگتر رخ می دهد. مشاهدات شکست گسل در این مقیاس های بزرگتر در حال حاضر از راه دور به عمل می‌آید و برآوردهای ضعیفی از پارامترهای فیزیکی رفتار گسل فراهم می آورد که نمی تواند برای ایجاد یک مدل از اثرات انسان ساخته استفاده شود. اخیرا جامعه علمی زلزله شناسی منابعی مالی پشت آزمایشات تزریق در مقیاس زمین شناسی قرار داده است تا بر شکاف مقیاس پل بزند و رفتار گسل را در زیستگاه طبیعی اش درک کند.
محققان از داده های این تزریقات آزمایشی میدانی، که قبلا در فرانسه انجام شده بود و توسط گروهی از محققان در دانشگاه آکس مارسی و دانشگاه نیک سوفیا آنتیپولیس رهبری می شد، استفاده کردند. در این آزمایش ها فشار و جابه جایی، لغزش و پارامترهای دیگر که در قالب مدل لغزش گسل مورد استفاده در تحقیق حاضر قرار می گیرند اندازه گیری شد. تجزیه و تحلیل محققان توفتس، قوی ترین استنتاج تا امروز را فراهم می آورد که لغزشِ بر اثر سیال فعال شده در گسل‌ها می تواند به سرعت به گسترش سیال در زیر زمین شتاب دهد.
تزریق فاضلاب به کیلومترها زیر زمین به ایجاد ناحیه ای از مایع فشرده شده در خلل و فرج سنگ‌ها (منطقه سایه آبی) منجر می شود. نویسندگان این تحقیق دریافتند که چنین تزریقی می تواند پارگی کند گسل ها (خطوط سیاه ضخیم) را القا کند که انتشاری سریعتر از توان حرکت سیال دارند. اختلال استرسی ناشی از این لغزش گسل ممکن است عامل اصلی وجود یک ابر رو به گسترش لرزشی (حلقه های خاکستری) باشد که اغلب در ناحیه دیده می شود. خطوط سیاه نازک نشانگر گسل های قبلاً موجود، اما هنوز فعال نشده، هستند. اعتبار: راب واسکا و پاتیکریت بهاتاچاریا، دانشگاه توفتس
پاتیکریت بهاتاچاریا ، یک پسا دکتر پیشین در بخش مهندسی عمران و محیط زیست در دانشکده مهندسی دانشگاه توفتس، که نویسنده اصلی این مطالعه است، گفت: "یکی از محدودیت های مهم در توسعه مدل های عددی قابل اعتماد از خطر لرزه، عدم مشاهدات رفتار گسل در زیستگاه طبیعی آن است." "این نتایج نشان می دهد که در صورت لزوم چنین مشاهداتی می توانند بینش قابل توجهی را در رفتار مکانیکی گسل ها به وجود آورند و ما را مجبور به بازنگری در پیش بینی خطرهای بالقوه خود کنند." بهاتاچاریا در حال حاضر استاد در دانشکده زمین شناسی، اقیانوس شناسی و علوم آب و هوا در مؤسسه تکنولوژی هند در Bhubaneswar هند است.
خطر مطرح شده توسط زمین لرزه های القا شده توسط سیال، مایه‌ی افزایش نگرانی عمومی در ایالات متحده شده است. اثر زمین لرزه انسان ساخته در این رابطه مسئول در نظر گرفته می شود که اوکلاهما را – که یک منطقه بسیار فعال کاوش های نفت و گاز است – مهمترین ناحیه تولید کننده لرزش در کشور، که در برگیرنده کالیفرنیاست، ساخته است. دانسته شده است که تزریق مایع عمیق - بیش از یک کیلومتر عمیق - با افزایش فعالیت لرزه ای مرتبط است رابرت سی. ویسکا، دانشیار مهندسی عمران و محیط زیست در دانشکده مهندسی دانشگاه توفتس، و نویسنده همکار مطالعه و مباشر پسا دکتر بهاتاچاریا گفت: "قابل توجه است که امروز ما مناطق فعالیت زلزله انسان ساخته‌ای را داریم که از سطح فعالیت های لرزه‌ای در نقاط گرم طبیعی مانند جنوب کالیفرنیا پیش افتاده است." "نتایج ما اعتبار سنجی‌ای را برای عواقب احتمالی مایع تزریقی به داخل زمین و ابزار مهمی را در ارزیابی مهاجرت سیال و گسل و خطر زلزله های ناشی از اکتشافات آینده نفت و گاز را ارائه می دهد."
بیشتر زمین لرزه های القا شده توسط فرکینگ خیلی کوچکند - 3.0 در مقیاس ریشتر – و نمی توانند به عنوان یک نگرانی ایمنی یا آسیب در نظر گرفته شوند. با این حال، چنان که از این اکتشافات به دست آمده است عملیات تزریق عمیق محصولات ضایعاتی می تواند گسل های عمیق تر و بزرگتری را که تحت استرس و حساس به لغزش ناشی از سیال هستند، تحت تاثیر قرار دهد. تزریق فاضلاب به سوراخ‌های عمیق (بیش از یک کیلومتر) می تواند باعث ایجاد زلزله ای شود که به اندازه کافی بزرگ باشد و باعث آسیب شود.
براساس پیمایش زمین شناسی ایالات متحده، بزرگترین زلزله ناشی از تزریق مایع و مستند سازی شده در نوشتجات علمی، در اوت سال 1996 میلادی، در اوکلاهمای مرکزی رخ داد، که 5.8 ریشتر بود. در اثر تزریق مایع، چهار زمین لرزه دیگر بیش از 5.0 در ناحیه اوکلاهما رخ داده است و نیز زمین لرزه هایی بین 4.5 و 5.0 به وسیله تزریق مایع در آرکانزاس، کلرادو، کانزاس و تگزاس رخ داده است.
منبع: سایت فیز اُرگ