Porast potresov, ki jih povzročajo injekcije v ZDA

V zadnjem desetletju so ljudje, ki živijo po osrednji ZDA, doživeli veliko več potresov majhne do zmerne velikosti kot kadar koli prej. Čeprav je na primer Oklahoma daleč od meja med tektonskimi ploščami, se je potresna aktivnost tam začela povečevati okoli leta 2009 in dosegla vrhunec med letom 2015 in zgodaj 2016. Pred letom 2009 je Oklahoma običajno doživela le en ali dva majhna potresa z magnitudo večjo od 3,0 letno. Do leta 2015 se je to število povzpelo na več kot 900 potresov letno, od tega jih je bilo 30 večjih od 4,0 (kar je dovolj močno, da povzroči propad). En potres z magnitudo 5,7 se je leta 2011 zgodil v bližini mesta Praga, Okla., In sicer na obstoječo napako in povzročil hudo škodo na več hiš in šolskih zgradb. V zadnjih šestih letih je bilo na prej mirnih območjih dokumentiranih več kot 1500 poročil o uničujočih stresnih dogodkih. To povečano potresnost so verjetno povzročile človeške industrijske dejavnosti. Na območjih z večjimi potresi je živelo približno osem milijonov ljudi, uradniki, odgovorni za javno varnost, pa so želeli razumeti razloge za povečanje in morebitne grožnje družbi.

Vzroki za inducirane potresne dogodke.

Zemeljski znanstveniki so sprejeli izziv, da bi bolje razumeli inducirane potrese. Znanstveni dokazi so pokazali, da so nekateri potresi povzročili človeške industrijske dejavnosti, večinoma zaradi odstranjevanja z vbrizgavanjem slane odpadne vode, ki se pridobiva z nafto in plinom v proizvodnih vrtinah. Za večino potresov se je mislilo, da so nastale s spremembami tlaka tekočine v bližini že obstoječih globokih prelomov. Tekočine za odpadne vode v globokih odlagališčih so bile pogosto nameščene več kot kilometer pod zemljo, odstranjevanje odpadnih voda pa je povečalo pritisk na tekočine, ki že zasedajo porani prostor. Ta dvig tlaka je sprožil ali oslabil napako in s tem olajšal potres.

Ta hipoteza, ki pojasnjuje vzrok induciranih potresov, je bila potrjena v eksperimentu Rangely, Colorado, leta 1969, v katerem se je s črpanjem dvigal in znižal tlak tekočine v rezervoarju. Potresi so se pogosteje pojavili, ko so pritiski naraščali, kot je predvidevala hipoteza, in redki, ko so pritiski znižali. Hidravlično lomljenje (fracking) - postopek pridobivanja plina in nafte, ki uporablja vbrizgavanje tekočine za odpiranje razpok v kamninah, da bi ujeti plin ali surova nafta lahko tekel skozi cev v vodnjak vrtine na površini - tudi pokazalo, da povzroča potrese. najpomembnejši vzrok za potres v Britanski Kolumbiji in zahodni Alberti, pa tudi na nekaterih mestih v samem Frackingu ZDA, vendar ni bil glavni vzrok za inducirano potresno aktivnost v Oklahomi in številnih drugih krajih v ZDA, kjer so bili potresi večinoma nastala zaradi vbrizgavanja odpadne vode. Oktober 2011 v bližini Fashinga v Teksasu se je zgodil en pomemben potres pri črpanju tekočine, z magnitudo 4,8. Tudi drugi inducirani potresi so sprožili polnjenje rezervoarjev v Nevadi in Južni Karolini. V večini primerov takšne industrijske dejavnosti ne spodbujajo potresov. Hitrost in prostornina vbrizgavanja tekočine, usmeritve napak, nakopičene napetosti in lastnosti kamnin morajo biti optimalni, da sprožijo potrese.

Znanstveniki so preučevali napake in naravne in povzročene potrese, da bi bolje razumeli in napovedali velikosti in lokacije prihodnjih potresa. Velikost ali velikost potresa je odvisna od območja, ki se zaradi preloma poruši. Znanstveniki so pregledali zapise več primerov zgodovinskih naravnih potresov, ki so se zgodili v zadnjih 300 letih v osrednji in vzhodni ZDA, vključno z dogodkom z magnitudo 7,3 leta 1886 v bližini Charlestona, SC, in serijo sunkov z magnitudo 7,5, ki so se zgodili v 1811–12 blizu New Madrida, Mo. Potresi v vzhodni Severni Ameriki so se zgodili v obliki rojev potresne dejavnosti na neprepoznanih prelomih v centralni Virginiji, vzhodnem Tennesseeju, vzhodni Kanadi in Novi Angliji. Mnogi od teh dogodkov so bili pred industrijskimi dejavnostmi, zato najverjetneje niso bili povezani s človeškimi dejavnostmi. V zadnjih nekaj letih so znanstveniki razpravljali o tem, ali lahko inducirani potresi sprožijo velike potrese na bližnjih starodavnih prelomih, v katerih so bili pripravljeni sprostiti stresa. Potres leta 2011 v Pragi, Oklava, je na to vprašanje odgovoril s tem, da je pokazal, da lahko potresi do magnitude 5,7 prodirajo ob že obstoječih dolgih prelomih. Zato je bila prisotnost starodavnih prelomov pomemben dejavnik pri natančnem napovedovanju velikosti potresa. Vendar velikost in lokacija napak v mnogih krajih po osrednji in vzhodni ZDA, na primer v Oklahomi, ostajata slabo razumljena, znanstveni napori pa so potekali s strani ameriškega geološkega zavoda, drugih državnih in zveznih agencij ter akademskih ustanov in v sodelovanju z naftna industrija za določitev lokacij tistih, ki so lahko najbolj nevarne.

Dogodek v Pragi leta 2011 je bil največji potres z rekordom v ZDA, dokler se leta 2016 v bližini mesta Pawnee v Oklahomi ni zgodil potres magnitude 5,8. Močnejši inducirani potresi pa so bili opaženi tudi drugje. V bližini mesta Koynanagar v Indiji je leta 1967 sumljivo, da je bil tremor z magnitudo 6,3 sprožen zaradi visoke vode, shranjene v rezervoarju, in odvzem plina v Uzbekistanu je bil verjetno vzrok škodljivih naravnih potresov z močjo 7,0 leta 1976 in 1984. Takšni podatki kažejo, da so bili možni potresi večji od Prage. Poleg tega so geologi prepoznali napake in prazgodovinske rupture potresa, ki so jih povzročili potresi magnitude 7,0 v Oklahomi in Koloradu. Študije potresov v kontinentalni notranjosti zunaj ZDA so pokazale, da so tako veliki naravni potresi mogoči daleč od meja plošč. Številni znanstveniki so verjeli, da lahko inducirani potresi sprožijo tudi velike potrese na neodkritih starodavnih prelomih. Če pa bi prišlo do induciranega dogodka z magnitudo večjo od 5,6, bi bila verjetnost magnitude bližja 6,0 kot 7,0, podobno kot inducirani potresi v analognih regijah.

Povečanje nevarnosti potresa.

Tako inducirani kot naravni potresi povzročajo podobne stopnje tresenja tal. V primerjavi z naravnimi potresi pa so potresi, ki jih povzročajo, pogosto plitvejši in morda ne stresejo tal tako silovito daleč od epicentra potresa. Čeprav so bile opažene tanke razlike med tresenjem med obema vrstama, je bilo potrebnih več raziskav, da bi razumeli lastnosti tresenja.

Projekcije tresenja tal, ki jih je opravil ameriški geološki inštitut, so pokazale, da so inducirani potresi povečali nevarnost v Oklahomi in drugih krajih, kjer industrijski procesi vplivajo na stres znotraj zemlje, kot je razvidno iz enoletne napovedi za inducirane in naravne potrese za leto 2016. Izračun nevarnosti je zahteval informacije o tem, kje in kako pogosto se lahko pojavijo potresi, njihova največja velikost in verjetne stopnje tresenja tal. Znanstveniki so za napovedovanje frekvence potresa leta 2016 močno upoštevali frekvenco potresa 2015, uporabili standardno seizmološko teorijo - največji inducirani potresi bodo po pričakovanjih dosegli magnitudo manj kot 6,0 - in uporabili nov model zemeljskega gibanja, ki je zagotovil boljše ocene tresenja zaradi plitvih potresov.

Rezultati so razkrili, da so v Oklahomi, Kansasu, Teksasu, Arkanzasu, Novi Mehiki in Koloradu v letu 2016 več kot 1 na 100 možnosti, da bi škodo pretresli, najvišje možnosti (približno 1 na 10) pa so se pojavile v delih severne Oklahome in južne Kansas. Pokazalo se je, da so bili inducirani potresi, ki jih napoveduje napoved, precej sposobni povzročiti propad v tej regiji, če se bo industrijska dejavnost nadaljevala brez umirjanja. Na podlagi teh projekcij je bilo malo presenečenih, ko je 13. februarja blizu Fairviewa v Oklavi prišlo do potresa magnitude 5,1.

Vendar se zdi, da se je pogostost potresa v tej regiji med letoma 2015 in 2016 zmanjšala. V prvi polovici leta 2016 se je število potresov, ki so se zgodili v bližini Irvinga in Dallasa, s približno štirih dogodkov z magnitudo 3,0 ali več znižalo na nič. To znižanje je lahko povezano s ceno nafte (ki se je v letih 2015 in 2016 znatno znižala in s tem zmanjšala črpanje in vbrizgavanje odpadne vode) in regulativnimi ukrepi, ki so zmanjšali količino odpadne vode, ki se črpa v globoke vrtine. Začetni podatki so dali upanje, da se bo stopnja induciranih potresov še naprej zniževala v letu 2016; vendar so se injekcijske dejavnosti nadaljevale na območjih z visoko stopnjo potresnosti in ni bilo znano, ali bodo manjši volumni vbrizgavanja odpravili inducirane potrese ali jih le odložili.

Medtem ko so bila povečanja frekvence potresnih napadov najbolj opazna v osrednji ZDA, so bili opaženi potresi tudi na več krajih v Kaliforniji, vključno z območji gejzirjev in geotermalne energije Coso. Poleg tega je študija iz leta 2015 pokazala manjše spremembe v stopnjah potresov po južni Kaliforniji in ugotovila, da se lahko v bližini krajev z dejavnostmi črpanja nafte pojavi dodatna aktivnost. Ker je bila stopnja naravnih potresov na tem območju veliko višja kot v osrednjih ZDA, je bilo težje določiti, kateri so bili potresi in kateri naravni. Znanstveniki so še naprej preiskovali inducirane potrese, da bi lažje ublažili posledice potresa v prihodnosti.