На сайте Американской геологической службы (USGS) появилась недавно примечательная заметка «Антропогенные землетрясения» (Man-Made Earthquakes), подготовленная Виллиамом Элсвортом (William Ellsworth) и Джесикой Робертсон (Jessica Robertson). В ней повествуется о возможном вкладе техногенной составляющей в общую статистку землетрясений, регистрируемых на территории США (рис. 1 и 2). Материал заметки основан главным образом на данных одного из авторов (геофизика Центра научных исследований землетрясений Американской геологической службы В. Элсворта), опубликованных в июле 2013 года в международном журнале «Science».
|
Рисунок 1. Сейсмичность территории США, прилегающей к ней акватории и
соседствующих со США участков территории Канады и Мексики, 2009–2012 гг. Черные точки обозначают землетрясения с магнитудой ≥ 3,0; Более крупные точки – события с магнитудой ≥ 4.0. Фоновые цвета отмечают уровни опасности землетрясений, согласно обозначениям национальной Карты сейсмической опасности США (NSHM). |
Как отмечается в заметке, за последние несколько лет в Центральной и Восточной частях территории США резко возросло количество землетрясений (рис. 2). Более трехсот событий с магнитудой 3.0 произошло в течение трех лет (2010-2012гг.). В то время как на временном промежутке с 1967 по 2000 год отмечалось в среднем лишь 21 землетрясение в год.
 |
Рисунок 2. Нарастающий итог числа
|
Авторы склонны связывать часть регистрируемого в последние годы прироста числа землетрясений территории США с техногенным фактором – закачкой в глубокие технологические скважины возникающих в процессе добычи нефти и газа отработанных (промысловых) вод. Выводы ученых основаны на анализе сейсмической активности в местах нефтегазодобычи штатов Техас, Колорадо и Оклахома. Сравнив эти данные со сведениями о глобальных сейсмических событиях, ученые обнаружили, что "эхо" больших землетрясений в удаленных частях планеты способно провоцировать локальные колебания именно в тех местах, где под землю закачивались отработанные воды.
По мнению В. Элсворта закачка промысловых вод может вызвать землетрясение и непосредственно, без какого-либо триггерного эффекта от удаленных источников колебаний. Это происходит в тех случаях, когда закачка осуществляется вблизи разломов горных пород. Нагнетание воды ведет к росту ее давления внутри разлома, а при превышении некоторого порога может произойти нарушение равновесия на стыке плит и запасенная энергия деформации выделится в форме землетрясения. «Это может произойти, - отмечают авторы заметки, даже для тех разломов, которые ранее пребывали в неподвижности в течение миллионов лет. Но конечно не каждая закачка промысловой воды вызовет такой эффект».
Выполненные исследования позволяют заключить, что инициируемые УВ добычей землетрясения в общем случае можно разделить на две основные группы: вызванные технологиями гидравлического разрыва пласта (фрекинг) и обусловленные закачкой в пласты отработанной воды. Если первые практически не опасны из-за малой магнитуды (М ‹ 2), то вторые представляют большую угрозу, поскольку могут провоцировать землетрясения, подобные тому, что произошло в Оклахоме в 2011 году. Толчки магнитудой 5.6 разрушили тогда несколько зданий и дорог (рис. 3).
|
Рисунок 3. Повреждения дома от толчков землетрясения М= 5.6, Оклахома, шестое
ноября 2011. Исследование, выполненное геофизиком USGS Элизабет Кохран с коллегами, свидетельствует о связи этого разрушения с закачкой технологических вод в глубокие скважины Северного поля Wilzetta. Фото, Brian Sherrod, USGS. |
Описанные выше исследования ученых USGS, имели целью углубление понимания природы технико-геологических процессов, вызывающих техногенные землетрясения, разработку рекомендаций по управлению, создаваемыми ими рисками, установления порогов сейсмической активности для безопасной эксплуатации горных объектов. В процессе работы ими была создана предварительная методика оценки рисков и предложены пути минимизации возможных негативных последствий. В частности отмечается необходимость ежедневного мониторинга объемов закачки отработанных вод и давления в технологических скважинах.
Авторы заметки выражают надежду на то, что дальнейшие исследования Центра научных исследований землетрясений USGS помогут предсказывать вероятность и магнитуду землетрясений, вызванных антропогенными факторами.
П.Л. Смолянский, ОПР ИВЦ ВСЕГЕИ
Источники:http://www.usgs.gov/blogs/features/usgs_top_story/man-made-earthquakes/
William L. Ellsworth . «Injection-Induced Earthquakes». Science. Vol. 341 no. 6142 , 12 July 2013 DOI: 10.1126/Science.1225942.
