Satura rādītājs:
Pēdējās desmit gadu laikā cilvēki, kas dzīvo visā ASV centrālajā daļā, ir pieredzējuši daudz vairāk maza vai vidēja lieluma zemestrīces nekā jebkad agrāk. Piemēram, kaut arī Oklahoma atrodas tālu no robežām starp tektoniskajām plāksnēm, seismiskā aktivitāte tur sāka pieaugt aptuveni 2009. gadā un sasniedza maksimumu 2015. gadā un 2016. gada sākumā. Pirms 2009. gada Oklahoma parasti piedzīvoja tikai vienu vai divas nelielas zemestrīces, kuru intensitāte bija lielāka par 3,0. gadā. Līdz 2015. gadam šis skaits bija pieaudzis līdz vairāk nekā 900 zemestrīcēm gadā, no kurām 30 bija brīža stiprums lielāks par 4,0 (kas ir pietiekami spēcīgs, lai izraisītu pazudināšanu). Viena līdz 5,7 balles stipra zemestrīce 2011. gada laikā cieta netālu no Prāgas pilsētas, Okla, iepriekš pastāvošas vainas dēļ un radīja nopietnus postījumus vairākām mājām un skolu ēkām. Pēdējo sešu gadu laikā iepriekš mierīgos rajonos tika dokumentēti vairāk nekā 1500 ziņojumi par destruktīviem kratīšanas gadījumiem. Iespējams, ka paaugstinātu seismiskumu izraisīja cilvēku rūpnieciskās aktivitātes. Aptuveni astoņi miljoni cilvēku dzīvoja apgabalos ar pastiprinātām zemestrīcēm, un par sabiedrības drošību atbildīgās amatpersonas vēlējās izprast pieauguma iemeslus un iespējamos draudus sabiedrībai.
Izraisīto zemestrīču cēloņi.
Zemes zinātnieki pieņēma uzdevumu labāk izprast izraisītās zemestrīces. Zinātniskie pierādījumi parādīja, ka dažas zemestrīces izraisīja cilvēku rūpnieciskās darbības, galvenokārt no apglabāšanas, iesmidzinot sāļos notekūdeņus, kas iegūti ar eļļu un gāzi ražošanas akās. Tika uzskatīts, ka lielāko daļu izraisīto zemestrīču ir izraisījušas šķidruma spiediena izmaiņas līdzās pastāvošiem dziļiem defektiem. Notekūdeņu šķidrumi dziļajās apglabāšanas akās bieži atradās vairāk nekā jūdzes pazemē, un notekūdeņu novadīšana palielināja spiedienu uz šķidrumiem, kas jau aizņēma poras. Šis spiediena pieaugums bez saspraudes vai vājināja kļūmi, tādējādi atvieglojot zemestrīci.
Šī hipotēze, kas izskaidro izraisīto zemestrīču cēloni, tika apstiprināta 1969. gada Rangely, Colo. Eksperimentā, kurā šķidruma spiediens rezervuārā tika paaugstināts un pazemināts, sūknējot. Kā prognozēja hipotēze, zemestrīces kļuva biežākas, kad spiediens tika paaugstināts, un retas, kad spiediens tika pazemināts. Tika pierādīts, ka hidrauliskā sašķelšana (sašķelšana) - gāzes un naftas reģenerācijas process, kurā šķidruma iesmidzināšana atver plaisas akmeņos, lai iesprostotā gāze vai jēlnafta varētu izplūst caur cauruli līdz urbuma galviņai virspusē - arī tika parādīta kā zemestrīce, un tomēr tas bija galvenais iemesls izraisītajām zemestrīcēm Britu Kolumbijā un Alberta rietumos, kā arī dažās ASV teritorijās. Frakcija tomēr nebija galvenais iemesls izraisītajām zemestrīcēm Oklahomā un vairākās citās vietās ASV, kur zemestrīces galvenokārt notika radies notekūdeņu iesmidzināšanas rezultātā. Viena ievērojama šķidruma ekstrakcijas zemestrīce, kuras stiprums bija 4,8, notika 2011. gada oktobrī netālu no Fashingas, Teksasā. Citas izraisītas zemestrīces izraisīja rezervuāru piepildīšana Nevada un Dienvidkarolīnā. Vairumā gadījumu šādas rūpnieciskas darbības nestimulē zemestrīces. Lai izraisītu zemestrīces, šķidruma iesūknēšanas ātrumam un apjomam, orientācijai uz defektiem, uzkrātajam spriegumam un iežu īpašībām jābūt optimālām.
Zinātnieki bija izpētījuši kļūdas un gan dabiskas, gan izraisītas zemestrīces, lai labāk izprastu un prognozētu nākotnes izraisīto zemestrīču lielumu un vietu. Zemestrīces stiprums vai lielums ir saistīts ar apgabalu, kas plīst pēc bojājuma. Zinātnieki pārbaudīja vairāku vēsturisko dabisko zemestrīču piemēru ierakstus, kas pēdējos 300 gados notikuši ASV centrālajā un austrumu daļā, ieskaitot 7,3 balles notikumu 1886. gadā netālu no Čārlstonas, SC, un aptuveni 7,5 balles lielu triecienu sēriju, kas notika 1811–1212 netālu no Jaunās Madrides, Mo. Zemestrīces Ziemeļamerikas austrumos notika seismiskās aktivitātes sparu formā par neatzītiem defektiem Virdžīnijas centrālajā daļā, Tenesī austrumu daļā, Kanādas austrumos un Jaunajā Anglijā. Daudzi no šiem notikumiem notika pirms rūpnieciskām darbībām, un tāpēc tie, visticamāk, nebija saistīti ar cilvēku darbībām. Dažos pēdējos gados zinātnieki bija diskutējuši par to, vai izraisītās zemestrīces varētu izraisīt lielas zemestrīces tuvumā esošajos senajos defektos, kuru laikā bija iespējams atbrīvot uzkrāto spriegumu. 2011. gada Prāgā, Okla, uz šo jautājumu atbildēja zemestrīce, parādot, ka līdz 5.7 balles stipra zemestrīces var plīst jau pastāvošu garu defektu dēļ. Tāpēc seno kļūmju klātbūtne bija svarīgs faktors, lai precīzi prognozētu zemestrīces lielumu. Tomēr daudzās vietās ASV centrālajā un austrumu daļā, piemēram, Oklahomā, kļūdu lielums un atrašanās vieta bija slikti izprotama, un ASV Ģeoloģijas dienests, citas štatu un federālās aģentūras, kā arī akadēmiskās institūcijas un sadarbībā ar partnerību turpināja zinātniskos centienus. naftas rūpniecībai, lai noteiktu to vietu atrašanās vietas, kuras bija potenciāli visbīstamākās.
2011. gada Prāgas notikums bija lielākā reģistrētā ASV izraisītā zemestrīce, līdz 2016. gadā netālu no Pawnee, Oklahomas notika 5,8 balles stipra zemestrīce, kas varētu būt izraisīta. Tomēr citur tika novērota spēcīgāka izraisīta zemestrīce. Netālu no Koynanagaras, Indijā, 1967. gadā tika uzskatīts, ka postošs magnitūdas - 6,3 trīce ir izraisījis augsts ūdens līmenis rezervuārā, un Uzbekistānas gāzes izņemšanas darbības, iespējams, bija iemesls 7,0 balles stiprajām zemestrīcēm, kas postīja 1976. gadā. Šādi dati liecināja, ka ir iespējamas izraisītas zemestrīces, kas ir lielākas nekā Prāgā. Turklāt ģeologi atzina kļūdas un aizvēsturiskas zemestrīces pārrāvumus, ko izraisīja 7,0 balles stipra zemestrīces Oklahomā un Kolorādo. Zemestrīču pētījumi kontinentālajos interjeros ārpus ASV parādīja, ka tik lielas dabiskas zemestrīces bija iespējamas tālu no plākšņu robežām. Daudzi zinātnieki uzskatīja, ka izraisītas zemestrīces var izraisīt arī lielas zemestrīces neatklātu seno vainu dēļ. Tomēr, ja izraisīts notikums, kura rezultāts ir lielāks par 5,6, tas, visticamāk, būs ar tuvumu 6,0, nevis līdz 7,0, līdzīgi kā izraisītās zemestrīces analogos reģionos.
Zemestrīču bīstamības palielināšana.
Gan izraisītās, gan dabiskās zemestrīces izraisa līdzīgu zemes trīcēšanas līmeni. Tomēr, salīdzinot ar dabiskām zemestrīcēm, izraisītās zemestrīces bieži ir seklakas un, iespējams, tās nevar krata zemi tik vardarbīgi tālu no zemestrīces epicentra. Kaut arī tika novērotas nelielas kratīšanas atšķirības starp diviem veidiem, bija nepieciešami vairāk pētījumu, lai izprastu šīs kratīšanas īpašības.
ASV Ģeoloģijas dienesta veiktās zemes drebēšanas prognozes norādīja, ka izraisītās zemestrīces palielināja bīstamību Oklahomā un citās vietās, kur rūpnieciskie procesi ietekmē zemes spriegumu, kā parādīts 2016. gada viena gada prognozē gan izraisītām, gan dabiskām zemestrīcēm. Bīstamības aprēķinam bija nepieciešama informācija par to, kur un cik bieži varētu notikt zemestrīces, to maksimālo lielumu un iespējamo zemes drebēšanas līmeni. Lai prognozētu 2016. gada izraisīto zemestrīču biežumu, zinātnieki smagi apsvēra 2015. gada zemestrīču biežumu, izmantoja standarta seismoloģisko teoriju - ar lielākajām izraisītajām zemestrīcēm parasti bija mazāks vai vienāds ar 6,0 - un pielietoja jaunu zemes kustības modeli, kas nodrošināja labākas aplēses par drebēšanu seklajās zemestrīcēs.
Rezultāti atklāja, ka Oklahomas, Kanzasas, Teksasas, Arkanzasas, Ņūmeksikas un Kolorādo 2016. gadā bija vairāk nekā 1 no 100 iespēju kratīt postījumus, un vislielākās iespējas (apmēram 1 no 10) ir Oklahomas ziemeļu daļas un Kanzasas dienvidu daļas.. Prognozes prognozētās izraisītās zemestrīces izrādījās diezgan spējīgas radīt postījumus šajā reģionā, ja rūpnieciskā darbība turpinās samazināties. Balstoties uz šīm prognozēm, daži bija pārsteigti, kad 13. februārī netālu no Fērvjūdas, Okla, notika 5,1 balles stipra zemestrīce.
Zemestrīču biežums šajā reģionā tomēr laikposmā no 2015. līdz 2016. gadam samazinājās. 2016. gada pirmajā pusē, piemēram, pie Irvingas un Dalasas notikušo zemestrīču skaits samazinājās no apmēram četriem notikumiem ar 3,0 vai lielāku magnitūdu līdz nullei. Šis samazinājums varētu būt saistīts ar naftas cenu (kas 2015. un 2016. gadā ievērojami kritās, tādējādi samazinot ieguvi un notekūdeņu iesūknēšanu) un regulējošām darbībām, kas samazināja dziļajos urbumos iesūknējamo notekūdeņu daudzumu. Sākotnējie dati sniedza cerību, ka izraisīto zemestrīču skaits 2016. gadā turpinās samazināties; tomēr iesmidzināšanas aktivitātes turpinājās apgabalos ar augstu seismiskuma līmeni, un nebija zināms, vai mazāki iesūknēšanas apjomi novērš izraisītās zemestrīces vai tikai kavēs tās.
Lai gan izraisīto zemestrīču biežuma palielināšanās bija visizteiktākā ASV centrālajā daļā, izraisītās zemestrīces tika novērotas arī vairākās vietās Kalifornijā, ieskaitot geizerus un Koso ģeotermiskās enerģijas apgabalus. Turklāt 2015. gada pētījums parādīja nelielas izmaiņas zemestrīču ātrumā Kalifornijas dienvidu daļā un atzīmēja, ka papildu izraisīta aktivitāte varētu notikt netālu no vietām, kur notiek naftas ieguve. Tā kā dabisko zemestrīču līmenis šajā apgabalā bija daudz lielāks nekā ASV centrālajā daļā, bija grūtāk noteikt, kuras zemestrīces izraisīja un kuras bija dabiskas. Zinātnieki turpināja izmeklēt izraisītās zemestrīces, lai labāk mazinātu turpmākas zemestrīces sekas.
