Przed 2009 rokiem większość trzęsień ziemi w USA miała miejsce w Kalifornii. Jednak od 2009 r. miasta w środkowych i wschodnich Stanach Zjednoczonych odnotowały dramatyczny wzrost aktywności sejsmicznej, trzęsień ziemi i zapadlisk. Program zagrożeń trzęsieniami ziemi prowadzony przez US Geological Survey podaje, że od 1978 do 2008 roku w środkowej i wschodniej części Stanów Zjednoczonych wystąpiły trzęsienia ziemi o sile 844 i większej. W latach 2009-2013 wskaźnik ten wzrósł do 2897 trzęsień ziemi – wzrost o 343% – i nadal rośnie. Tylko w 2014 roku zarejestrowano ponad 659 M3 plus trzęsienia ziemi. Pytanie, które prosi się o odpowiedź, brzmi: dlaczego nagły wzrost trzęsień ziemi i rozwój zapadliska. Czy te trzęsienia ziemi są naturalne czy wywołane przez człowieka?
Głęboka dziura, która połknęła miasto
W sierpniu 2012 roku, po miesiącach tajemniczej aktywności sejsmicznej i zaskakujących bąbelków na Louisiana Bayou, w pobliżu małego miasteczka Bayou Corne, 77 mil na zachód od Nowego Orleanu, otworzył się ogromny zapadlisko. Rozpoczął się 1-hektarowy zapadlisko
połykanie całych drzew i rozrósł się do 34 akrów w ciągu następnych czterech lat. Stanowi naukowcy obwiniali Texas Brine Company za spowodowanie zapadliska poprzez wiercenie zbyt blisko zewnętrznej krawędzi kopuły solnej, co doprowadziło do ugody z mieszkańcami miasta o wartości 48,1 miliona dolarów.
•••Narodowa Agencja Aeronautyki i Przestrzeni Kosmicznej, przedstawiciel NASA Rodney GrubbsA
Trzęsienia ziemi prawdziwe czy wywołane przez człowieka?
Aby przeanalizować problem, USGS rozpoczął tworzenie tymczasowych stacji monitorowania sejsmicznego w całym regionie. Pozwala to naukowcom z wydziału dokładniej określić lokalizacje sejsmiczne, aby określić, czy istnieje związek między wydobyciem, szczelinowaniem i wstrzykiwaniem ścieków a wywołanymi przez człowieka trzęsienia ziemi. Wyniki były tak odkrywcze, że w 2016 r. USGS opublikował swój pierwszy w historii model wywołanego trzęsienia ziemi, który uwzględniał zarówno naturalne, jak i wywołane przez człowieka zagrożenia.
Ryzyko szczelinowania hydraulicznego i wtrysku ścieków
USGS minimalizuje skutki szczelinowania hydraulicznego, a zamiast tego wskazuje, że większość wywołana przez człowieka trzęsienia ziemi są wynikiem wtłaczania do Ziemi ścieków pochodzących z wydobycia ropy naftowej i gazu ziemnego operacje.
W operacjach, w których działalność górnicza usuwa gaz lub ropę poprzez szczelinowanie, duża część ścieków jest wprowadzana z powrotem do tego samego obszaru, nie powodując trzęsień ziemi ani zapadlisk. Ale na obszarach, gdzie wiercone są studnie ściekowe, aby odbierać produkty uboczne tych operacji wydobywczych, płyny te są: wstawione w obszary nigdy wcześniej nie wiercone, powodując wzrost ciśnienia podziemnego, które często prowadzi do wywołanego przez człowieka trzęsienia ziemi.
Minimalizowanie ryzyka trzęsień ziemi wywołanych przez człowieka
Badanie zakończone we wrześniu 2016 r. przez badacza i geofizyka z Arizona State University Manoochehr Shirzaei twierdzi, że istnieją sposoby łagodzenia i ograniczania trzęsień ziemi spowodowanych przez człowieka. Naukowcy biorący udział w badaniu porównali region w pobliżu Timpson w Teksasie – miejsce trzęsienia ziemi o sile 4,8 stopnia – z radarem satelitarnym zdjęć z okresu od maja 2007 do listopada 2013 i odkryto wypiętrzenie w okolicy od wtłaczania ścieków do podziemna skała. Dalsze symulacje komputerowe, wykorzystujące wypiętrzony obszar, wykazały, że ścieki wyciekły z miejsca wstrzykiwania, zwiększające ciśnienie wody i ostatecznie wpływające do znanego uskoku trzęsienia ziemi strefy.
Zwiększone ciśnienie porowe – gromadzenie się wody w małych przestrzeniach otaczających podziemne skały – sugerowany przez model komputerowy wystarczył do wywołania trzęsień ziemi od 3,5 do 4,5 km pod powierzchnią Ziemi powierzchnia. Badanie opublikowane w Nauka czasopismo, pozwala naukowcom oszacować wzrost ciśnienia pod ziemią podczas wtłaczania ścieków, umożliwienie firmom wydobywczym zaprzestanie wtłaczania większej ilości płynów do Ziemi, zanim ciśnienie osiągnie poziom niebezpieczny etap.
Przepisy dotyczące szczelinowania hydraulicznego, produkcji ropy i gazu
Agencja Ochrony Środowiska i stanowe departamenty ochrony środowiska pełnią funkcję straży przy szczelinowaniu hydraulicznym, studniach wtryskowych ścieków oraz operacjach wydobycia ropy i gazu. Celem tych organizacji jest regulowanie pozwoleń, budowy i eksploatacji, a także zamykania szybów wstrzykiwania powstałych podczas szczelinowania hydraulicznego oraz wydobycia gazu i ropy naftowej.
Oprócz tych przepisów EPA ma uprawnienia do regulowania szczelinowania hydraulicznego, które wykorzystuje w procesie olej napędowy. Przepisy służą ochronie naturalnych zasobów wodnych pod ziemią. Jedna wada: EPA nie reguluje szybów gazowych lub naftowych wykorzystywanych wyłącznie do produkcji.
Prognozy obrazowania radarowego NASA
Tuż przed zawaleniem się zapadliska Bayou Corne w 2012 r. przegląd obrazowania radarowego NASA wykazał, że region Luizjany ma potencjał do powstania zapadliska. Obrazy obszaru zebrane przez odrzutowiec C-20A NASA i radar z syntetyczną aperturą pojazdów powietrznych mierzą i wykrywają nieprawidłowości na powierzchni Ziemi. Kiedy badacze NASA Cathleen Jones i Ron Blom – z laboratorium NASA Jet Propulsion w Pasadenie – dokonali przeglądu zdjęć, zdali sobie sprawę, że dane pokazały zbliżające się zawalenie zapadliska Bayou Corne na miesiąc przed zdarzenie. Obszar najpierw wybrzuszył się w górę o 10,2 cala tuż przed zawaleniem. Geofizyk z ASU Manoochehr Shirzaei wykorzystał podobne dane, aby wyciągnąć wnioski dla obszaru otaczającego Timpson w Teksasie.
Ochrona ludzi i środowiska
Historia i fakty pokazują, że nieostrożne praktyki wydobywcze mogą wpłynąć lub zniszczyć jakość wody na danym obszarze, wywołać trzęsienia ziemi lub doprowadzić do powstania zapadlisk. Dzięki regulacjom rządowym i ciągłemu nadzorowi, zaawansowanym obrazom radarowym i chęci wydobycia firmy przestrzegają przepisów, działalność wydobywcza nie musi być szkodliwa dla środowiska, ludzi lub ich domy.