Hvernig orkufyrirtæki koma af stað jarðskjálftum í kílómetra fjarlægð frá sorphaugum sínum

Á hverjum degi um Bandaríkin fljúga 2 milljarðar lítra af afrennsli úr jarðefnaeldsneyti í gegnum þúsundir neðanjarðar rör. Niðurdælingarholurnar fara niður í gljúpt berg og fylla eyður með saltvatni og efnum sem verða til við að vinna olíu og gas úr jörðu. Markmiðið með brunnunum er að frárennslisvatnið sé úr augsýn, úr drykkjarvatni og ekki í hættu.

Nema brunnarnir geta valdið jarðskjálftum. Í sumum tilfellum byrja skjálftarnir allt að 15 mílur frá brunnunum. Í nýrri rannsókn í tímaritinu Vísindi , lýsa vísindamenn í fyrsta sinn hvernig jarðskjálftar geta komið af stað svo langt í burtu frá brunnunum. Skilvirk iðkun olíu- og gasiðnaðarins skapar gáruáhrif langt út fyrir borunarstaðina.

Jarðfræðingar hafa tengt niðurdælingarholur við skjálfta, með niðurstöðum byggðar á margra ára athugunum. Jarðskjálftar af mannavöldum, þó flestir séu í meðallagi að stærð, setja 1 af hverjum 50 íbúum í Bandaríkjunum í hættu, samkvæmt nýlegri greiningu bandarísku jarðfræðistofnunarinnar. Afrennslisholur eru einbeitt í Oklahoma, Texas, Kaliforníu og Kansas , að sögn Umhverfisstofnunar.

Auglýsing Saga heldur áfram fyrir neðan auglýsingu

„Jarðskjálftar af völdum eru að verða sífellt meira vandamál í mið- og austurhluta Bandaríkjanna,“ sagði jarðskjálftafræðingur við Kaliforníuháskóla í Santa Cruz. Tómas Goebel . Árið 2011 var niðurdælingarhola í Oklahoma ábyrg fyrir jarðskjálfta af stærðinni 5,6 sem skemmdi þjóðveg, skók byggingar og olli tugi eftirskjálfta.

Til að komast að því hvernig það gæti verið svona fjarlægð á milli brunns og jarðskjálfta, sigtaði Goebel, ásamt öðrum UC-Santa Cruz jarðskjálftasérfræðingnum Emily Brodsky, í gegnum skjálfta sem komu af stað af tugum niðurdælingarstaða úrgangs í nokkrum ríkjum sem og í Ástralíu og Evrópu. (Það eru svo margir brunnar í Oklahoma að þeir gætu ekki tengt einstaka brunn við jarðskjálftana í kring.)

Iðnaðartækni eins og vökvabrot, eða fracking, ýtir vatni neðanjarðar til að þvinga olíu og gas út úr leirsteinsútfellingum. Flestir af völdum jarðskjálfta eru ekki afleiðing af fracking sjálfu heldur afrennsli sem myndast við olíu- og gaslindirnar. Sumt af því vatni er hægt að endurnýta eða meðhöndla. Afgangurinn er grafinn í brunna.

Auglýsing Saga heldur áfram fyrir neðan auglýsingu

Jarðskjálftar verða þegar sprunga neðanjarðar — misgengi — losnar í sundur. Fyrir nokkrum áratugum, þegar vísindamenn voru farnir að skilja að menn gætu framkallað jarðskjálfta, var hugmyndin „þú setur vatn beint í misgengi,“ sagði Brodsky. Gert var ráð fyrir að vatn myndi rífa bilunina í sundur, eins og vökvatjakkur sem lyfti bíl og kveikti skjálfta.

En sú kenning gat ekki útskýrt skjálftana sem verða kílómetrum frá brunnunum.

Höfundum rannsóknarinnar tókst að bera kennsl á tvenns konar jarðskjálfta af völdum frárennslishola, sem hafa allt að gera með hvers konar berg sem vatninu er dælt í.

Eins konar jarðskjálfti myndaðist nálægt inndælingarholunni en stöðvaðist skyndilega í um hálfa mílu frá staðnum, sagði Goebel. Ef hola hellti affallsvatni sínu í stíft berggrunn, urðu jarðskjálftar innan skamms. Þar kom þrýstingur frá vatni sem helltist í misgengi af stað jarðskjálftann.

Hin tegundin var með „mjög langan hala“ - skjálftarnir gátu birst langt frá brunninum, þar sem kveikjurnar fóru aðeins út eftir nokkra kílómetra. Þetta gerðist ef hola hellti frárennslisvatni sínu í mýkra setberg. Þetta var afleiðing af því sem rannsakendur kölluðu „poro-teygni“.

Ólíkt föstu bergi hefur setberg fullt af holum, eins og svampur. Vegna þess að setberg er gegndræpara en berggrunnur er skynsamlegt að losa sig við vökva þar - fleiri holur þýða meira pláss fyrir skólpvatn.

Auglýsing Saga heldur áfram fyrir neðan auglýsingu

En nýja rannsóknin bendir til þess að orkufyrirtæki séu að dæla úrgangi á rangan stað til að forðast jarðskjálfta. Setberg er ekki alveg stíft. Þær eru skítugar. Þeir aflagast. Afrennsli gæti ekki ýtt upp misgengi í mjóum steinum, sagði Brodsky, en þegar jörðin fyllist af vatni „ýtir hún líka á grjótið í kring.

Goebel líkti því við að stíga á latexblöðru sem situr í pappakassa. Blöðran bungnar út og þegar hún gerir þrýstir hún á veggi kassans. Sömuleiðis, þar sem bergið bungnar út, getur það stungið misgengi langt frá inndælingarholunni. Niðurstaðan: jarðskjálftavirkni í fjarlægð.

MIT jarðvísindamaður Bradford Hager , sem lýsti þessum rannsóknum sem 'mjög góðri reynslurannsókn,' sagði þessi skýrsla á sannfærandi hátt lýst tvenns konar leiðum sem menn koma af stað jarðskjálftum, með þrýstingi eða poro-teygni í steinum. En hann var síður sannfærður um að hlutverkum setbergs og berggrunns væri hægt að skipta svo snyrtilega á milli. Í sumum tilfellum gæti þrýstingur komið af stað jarðskjálftum í setbergi, en mýkt gæti gegnt hlutverki í berggrunni.

Auglýsing Saga heldur áfram fyrir neðan auglýsingu

Samt, sagði hann, er þessi tegund af vinnu að biðja um að finna leið inn í 'regluhegðun.'

Brodsky býst við því að „það verði einhver mótstaða gegn þessum“ rannsóknum. „Mörg milljarða iðnaður er, þú veist, ekki fljótur að breytast,“ sagði hún.

Á sama tíma, sagði Goebel, eru vísindamennirnir að keyra tilraunir í litlum mæli á rannsóknarstofu til að kanna frekar hvernig jarðskjálftavirkjun virkar.

Lestu meira:

7 milljónir Bandaríkjamanna í hættu á jarðskjálftum af mannavöldum, segir USGS

Raunveruleg vísindi á bak við óraunverulegar spár um stóra jarðskjálfta

Banvænir jarðskjálftar í Mexíkó hafa aukið líkurnar á öðrum stórum, segir vísindamaður