Τεράστια μελέτη συνδέει τα φρεάτια έγχυσης λυμάτων με τους σεισμούς

Πριν από το 2008, η Οκλαχόμα βίωσε περίπου έναν αξιοσημείωτο σεισμό το χρόνο. Μέχρι το 2014, αυτός ο αριθμός είχε εκτοξευθεί σε σχεδόν ένα την ημέρα και το κράτος δεν είναι μόνο. Οι επιστήμονες έχουν τεκμηριώσει μια αστρονομική αύξηση της σεισμικής δραστηριότητας στις κεντρικές και ανατολικές Ηνωμένες Πολιτείες, συνδέοντάς την με τα λύματα που αντλούνται στο έδαφος από την αυξανόμενη παραγωγή πετρελαίου και φυσικού αερίου. Τώρα, νέα έρευνα υποδηλώνει ότι τα υψηλά ποσοστά έγχυσης υγρού - αντί για άλλους παράγοντες όπως ο όγκος ή το βάθος - μπορεί να είναι η ρίζα του προβλήματος.

Από τη δεκαετία του 1960, οι γεωλόγοι έχουν αναγνωρίσει ότι η έγχυση ρευστού μπορεί να προκαλέσει σεισμούς αυξάνοντας την υδραυλική πίεση κατά μήκος ενός ρήγματος, σπρώχνοντας τις δύο πλευρές μακριά για να αφήσει τον φλοιό να γλιστρήσει κατά μήκος του. Αλλά οι επιστήμονες δεν γνωρίζουν ακριβώς ποια πτυχή της λειτουργίας του φρεατίου έχει μεγαλύτερη σημασία.

Μέχρι τώρα, οι περισσότερες μελέτες επικεντρώνονταν σε μεμονωμένους σεισμούς και τη σύνδεσή τους με κοντινά πηγάδια. Αλλά αυτή η προσέγγιση μπορεί να δυσκολέψει τον εντοπισμό της διαφοράς μεταξύ πηγαδιών που συνδέονται με σεισμούς και εκείνων που δεν συνδέονται, λέει ο Matthew Weingarten, Ph.D. φοιτητής στο Πανεπιστήμιο του Κολοράντο, Boulder, και κύριος συγγραφέας της νέας μελέτης, που δημοσιεύτηκε στο τεύχος αυτής της εβδομάδας του Science . "Δεν θα ξέρετε ποτέ ότι ο καρκίνος ή άλλες ασθένειες είναι πιο πιθανό στους καπνιστές, αν δεν κοιτάξετε τη συντριπτική πλειοψηφία των άλλων ανθρώπων που δεν καπνίζουν", λέει.

Έτσι, η ομάδα του Weingarten συγκέντρωσε το πρώτο ολοκληρωμένο σύνολο δεδομένων όλων των φρεατίων έγχυσης που λειτουργούν στις κεντρικές και ανατολικές Ηνωμένες Πολιτείες. Εξέτασαν τόσο τα πηγάδια που χρησιμοποιούνται για βελτιωμένη ανάκτηση πετρελαίου — στα οποία εγχέεται υγρό για την έκπλυση παρατεταμένου πετρελαίου από μια εξαντλημένη δεξαμενή — όσο και εκείνα που χρησιμοποιούνται για τη διάθεση των λυμάτων από συμβατική εξόρυξη πετρελαίου και αερίου ή από υδραυλική θραύση (fracking).

Οι επιστήμονες ανακάλυψαν ότι τα πηγάδια απόρριψης ήταν 1,5 φορές πιο πιθανό να σχετίζονται με σεισμούς, αν και η περιοχή περιέχει πολύ πιο ενισχυμένα πηγάδια ανάκτησης. Η σχέση ήταν ισχυρότερη σε υψηλότερους ρυθμούς έγχυσης, πάνω από περίπου 300.000 βαρέλια το μήνα. Άλλοι δυνητικά σημαντικοί παράγοντες -όπως η πίεση στο φρεάτιο, ο συνολικός όγκος του υγρού που εγχύθηκε και το αν το υγρό εγχύθηκε κοντά στο υπόγειο βράχο- δεν φάνηκε να κάνουν μεγάλη διαφορά σε περιφερειακή κλίμακα, λένε οι ερευνητές.

Προτείνουν ότι η έγχυση υγρού γρήγορα μπορεί να προκαλέσει σεισμούς αυξάνοντας την πίεση της δεξαμενής πιο δραστικά και σε μεγαλύτερη περιοχή από ό,τι η πρόσθεσή της πιο αργά. Οι αυξημένες πιέσεις αυξάνουν τις πιθανότητες πρόκλησης ολίσθησης σε ένα κοντινό ρήγμα που βρίσκεται ήδη υπό φυσική πίεση. «Ψάχνετε μια ισορροπία μεταξύ του ρυθμού που ρίχνετε υγρό και του ρυθμού που μπορεί να διαχέεται», λέει η Katie Keranen, σεισμολόγος στο Πανεπιστήμιο Cornell που δεν συμμετείχε στη μελέτη. Αυτό θα εξηγούσε γιατί τα πηγάδια που χρησιμοποιούνται για βελτιωμένη ανάκτηση πετρελαίου είναι λιγότερο πιθανό να προκαλέσουν σεισμούς:Η άντληση πετρελαίου καθώς εγχέεται νερό βοηθά στη διατήρηση της πίεσης υπό έλεγχο.

Ο Weingarten λέει ότι τα αποτελέσματα της ομάδας υποδηλώνουν ότι ο περιορισμός των ρυθμών έγχυσης μπορεί να μειώσει τον κίνδυνο σεισμού. Προηγούμενες μελέτες που έδειξαν μια πιθανή σχέση έχουν ήδη ωθήσει ορισμένα κράτη να αναλάβουν δράση. Στο Κάνσας, οι ρυθμιστικές αρχές εξέδωσαν εντολή τον Μάρτιο να μειώσουν τα ποσοστά έγχυσης σε τρεις πληγείσες περιοχές. Έκτοτε, η δραστηριότητα των σεισμών φαίνεται να έχει καταλαγιάσει, λέει ο Rex Buchanan, ο προσωρινός διευθυντής του Γεωλογικού Ινστιτούτου του Κάνσας στο Λόρενς, αν και είναι πολύ νωρίς για να πούμε με βεβαιότητα.

Η Επιτροπή της Οκλαχόμα έχει επίσης υιοθετήσει ένα σύστημα «φαναριών» για να αναγκάσει τους χειριστές να μειώσουν ή ακόμα και να σταματήσουν την έγχυση σε δυνητικά επιρρεπείς σε σεισμούς πηγάδια. "Όλες οι επιλογές που έχουμε στη διάθεσή μας για να το αντιμετωπίσουμε είναι στο τραπέζι", δήλωσε ο Τιμ Μπέικερ, διευθυντής του Τμήματος Διατήρησης Πετρελαίου και Αερίου της Οκλαχόμα στην Οκλαχόμα Σίτι, σε δήλωση που εκδόθηκε τον περασμένο μήνα.

Μια άλλη νέα μελέτη, που δημοσιεύτηκε αυτήν την εβδομάδα στο Science Advances , διαπίστωσε ότι η σεισμική δραστηριότητα της Οκλαχόμα έχει αυξηθεί σε περιοχές όπου τα ποσοστά απόρριψης έχουν εκτοξευθεί. Ωστόσο, εγείρει ερωτήματα σχετικά με τα οφέλη από τη μείωση των ποσοστών έγχυσης σε μεμονωμένα φρεάτια. «Μερικά φρεάτια που εγχέονται το ένα δίπλα στο άλλο θα μπορούσαν να έχουν το ίδιο αποτέλεσμα με ένα φρεάτιο που εγχέει τον συνδυασμένο όγκο τους», λέει ο Rall Walsh, Ph.D. φοιτητής στη γεωφυσική στο Πανεπιστήμιο του Στάνφορντ στο Πάλο Άλτο της Καλιφόρνια και ο κύριος συγγραφέας της μελέτης. Για τα γειτονικά πηγάδια, λέει, το ερώτημα είναι «πόσο κοντά είναι κοντά;»

Ούτε η νέα έρευνα εξηγεί γιατί μεγάλες περιοχές της χώρας —συμπεριλαμβανομένης της Βόρειας Ντακότα, της ακτής του Κόλπου και της λεκάνης του Μίσιγκαν— έχουν υποστεί λίγους σεισμούς παρά το γεγονός ότι έχουν πηγάδια απόρριψης με υψηλά ποσοστά έγχυσης. Ίσως τα υγρά να μην φτάνουν στο βράχο εκεί ή τα επίπεδα πίεσης στο φόντο στον φλοιό να είναι χαμηλότερα, λέει ο Γουίλιαμ Έλσγουορθ, γεωφυσικός στο Γεωλογικό Ινστιτούτο των ΗΠΑ στο Μένλο Παρκ της Καλιφόρνια. Η κατανόηση του λόγου θα μπορούσε να βοηθήσει τους χειριστές και τις ρυθμιστικές αρχές "να αξιολογήσουν τον κίνδυνο ενός έργου ίσως πριν ξεκινήσει", λέει ο Ellsworth.

Η νέα μελέτη θέτει το υπόβαθρο για εργασία που μπορεί να δώσει περισσότερες απαντήσεις σχετικά με το σχετικά νέο πρόβλημα των επαγόμενων σεισμών. «Είμαι πολύ χαρούμενος που το έκαναν σε ένα χρονικό πλαίσιο που πραγματικά έχει νόημα, ώστε οι άνθρωποι να μπορούν να το συζητήσουν», λέει ο Murray Hitzman, γεωλόγος στο Colorado School of Mines στο Golden, ο οποίος προήδρευσε της επιτροπής του Εθνικού Συμβουλίου Ερευνών για την επαγόμενη σεισμικότητα. "Όλα αυτά συμβαίνουν πολύ γρήγορα."

Σχετικό περιεχόμενο:

• "Σεισμικότητα που προκαλείται από σεισμική ολίσθηση που προκαλείται από έγχυση υγρού"

• "Η έγχυση υψηλού ποσοστού σχετίζεται με την αύξηση της σεισμικότητας των ΗΠΑ στη μέση ήπειρο"

• "Οι πρόσφατοι σεισμοί της Οκλαχόμα και η διάθεση αλμυρού νερού"