מה הקשר בין שבירה, שקעים ורעידות אדמה?

לפני 2009, מרבית רעידות האדמה בארה"ב אירעו בקליפורניה. אך מאז 2009, ערים וערים ברחבי מרכז ומזרח ארצות הברית ראו עלייה דרמטית בפעילות סייסמית, ברעידות אדמה ובולענים. התוכנית למפגעי רעידות אדמה של הסקר הגיאולוגי האמריקני מצטטת שהחל החל משנת 1978 ועד שנת 2008, החלקים המרכזיים והמזרחיים של ארה"ב חוו 844 רעידות אדמה בעוצמה 3 ומעלה. בתקופה שבין 2009 ל -2013 קצב זה קפץ ל -2,897 רעידות אדמה - עלייה של 343 אחוזים - והוא ממשיך לעלות. רק בשנת 2014 נרשמו יותר מ 659 M3 פלוס רעידות אדמה. השאלה המתבקשת לענות היא מדוע העלייה הפתאומית ברעידות האדמה והתפתחות הבולענים. האם רעידות אדמה אלה טבעיות או מעשה ידי אדם?

באוגוסט 2012, לאחר חודשים של פעילות סייסמית מסתורית ובלבול המבעבע על באיו של לואיזיאנה, נפתח בולען מאסיבי ליד העיירה הקטנה באיו קורן, 77 קילומטרים מערבית לניו אורלינס. הבולען בן 1 הדונם החל בולע עצים שלמים וגדל ל 34 דונם במהלך ארבע השנים הבאות. מדעני המדינה האשימו את חברת המלח של טקסס בגרימת הבולען בקידוח קרוב מדי לקצה החיצוני של כיפת המלח, וכתוצאה מכך הסכם עם תושבי העיר היה 48.1 מיליון דולר.

•••מינהל האווירונאוטיקה והחלל הלאומי, רשמי נאס"א 2017, רודני גרבס

כדי לנתח את הבעיה, USGS החלה להקים תחנות ניטור סייסמיות זמניות ברחבי האזור. זה מאפשר למדענים של המחלקה לאתר מיקומים סייסמיים בצורה מדויקת יותר כדי לקבוע אם קיים קשר בין כרייה, הזרקת מים וזריקות שפכים ונגרם על ידי אדם רעידות אדמה. התוצאות היו כל כך חושפניות שבשנת 2016 פרסמה ה- USGS את מודל רעידת האדמה המושרה לראשונה אי פעם, שכלל הן סכנות טבעיות והן רעידות אדמה מעשה ידי אדם.

ה- USGS ממזער את ההשפעות של שבירה הידראולית ובמקום זה מצביע על כך שנגרם על ידי האדם רעידות אדמה נובעות מהזרקה לכדור הארץ של מי שפכים שמקורם בכריית ייצור נפט וגז פעולות.

בפעולות בהן פעילויות הכרייה מוציאות גז או נפט באמצעות שבירה, חלק גדול מהמי שפכים מוחדרים חזרה לאותו אזור מבלי לגרום לרעידות אדמה או בולענים. אך באזורים בהם נקדחות בארות שפכים לקבלת תוצרי לוואי של פעולות הכרייה הללו, נוזלים אלה הם הוכנסו לאזורים שמעולם לא קודחו וגרמו לעלייה בלחץ התת-קרקעי המוביל לעיתים קרובות לידי אדם רעידות אדמה.

מחקר שהושלם בספטמבר 2016 על ידי החוקר וגיאופיסיקאי אוניברסיטת מדינת אריזונה, Manoochehr Shirzaei, טוען כי ישנן דרכים למתן ולהפחית רעידות אדמה שנגרמו על ידי האדם. מדענים במחקר השוו אזור ליד טימפסון, טקסס - אתר של רעידת אדמה בעוצמה 4.8 - עם מכ"ם לוויני תמונות ממאי 2007 עד נובמבר 2013 וגילו התרוממות באזור מהזרקת שפכים לשטח סלע תת קרקעי. סימולציות מחשב נוספות, תוך שימוש באזור המרומם, הראו כי מי השופכין חלחלו ממנו אתרי ההזרקה, הגברת לחץ המים ובסופו של דבר זורמים לתקלה ידועה ברעידת אדמה אזורים.

לחץ הנקבוביות המוגבר - הצטברות מים בחללים קטנים המקיפים סלע תת קרקעי - שהוצע על ידי מודל המחשב היה מספיק כדי לעורר רעידות אדמה 3.5 עד 4.5 קילומטרים מתחת לכדור הארץ משטח. המחקר, שפורסם ב מַדָע כתב העת, מאפשר לחוקרים להעריך לחץ תת-קרקעי מוגבר במהלך הזרקת שפכים, מה שמאפשר לחברות כרייה להפסיק להזריק יותר נוזלים לכדור הארץ לפני שהלחץ מגיע ל- שלב מסוכן.

הסוכנות להגנת הסביבה ומחלקות הסביבה הממלכתיות משמשות כמשמר השמירה על פירוק הידראולי, בארות הזרקת שפכים ופעולות כריית נפט וגז. מטרתם של ארגון זה היא להסדיר התרת, הקמה ותפעול, כמו גם סגירת, בארות הזרקה שנוצרו במהלך פריקינג הידראולי והפקת גז ונפט.

בנוסף לתקנות אלה, ל- EPA הסמכות להסדיר את המתיחות ההידראוליות המשתמשות בתהליך דלקים דיזליים. התקנות משמשות להגנה על מקורות מים טבעיים מתחת לאדמה. חסרון אחד: ה- EPA אינו מווסת בארות גז או נפט המשמשות אך ורק לייצור.

רגע לפני התמוטטות הבולען של באיו קורן בשנת 2012, סקירה של צילומי מכ"ם של נאס"א הראתה כי לאזור לואיזיאנה יש פוטנציאל להתפתח בולען. תמונות האזור שנאספו על ידי מטוס C-20A של נאס"א ומכ"ם הצמצם הסינתטי של כלי רכב מוטסים מודדים ומגלים חריגות בשטח כדור הארץ. כאשר חוקרי נאס"א קתלין ג'ונס ורון בלום - ממעבדת נאס"א בהנעת סילון בפסדינה - סקרו את תמונות, הם הבינו שהנתונים הראו את קריסת הממשק הממשמש ובא של הבולען של באיו קורנה חודש לפני מִקרֶה. האזור התנפח לראשונה מעל 10.2 אינץ 'רגע לפני הקריסה. הגאופיזיקאי של ASU, מנושהר שירזאיי, השתמש בנתונים דומים כדי להגיע למסקנותיו לגבי האזור שמסביב לטימפסון, טקסס.

היסטוריה ועובדות מראים כי נוהלי כרייה רשלניים יכולים להשפיע או להרוס את איכות המים באזור, לגרום לרעידות אדמה או להוביל לבולענים. עם תקנות ממשלתיות והמשך פיקוח, תמונות מכ"ם מתקדמות ונכונות על ידי כרייה חברות לעמוד בתקנות, פעולות הכרייה אינן צריכות לפגוע בסביבה, באנשים או בהן בתים.