Sự trỗi dậy của các trận động đất do tiêm gây ra ở Mỹ

Trong thập kỷ qua, những người sống ở miền trung Hoa Kỳ đã trải qua nhiều trận động đất nhỏ đến trung bình hơn bao giờ hết. Ví dụ, mặc dù Oklahoma nằm cách xa ranh giới giữa các mảng kiến ​​tạo, hoạt động địa chấn bắt đầu gia tăng ở đó vào khoảng năm 2009 và đạt đỉnh điểm vào năm 2015 và đầu năm 2016. Trước năm 2009, Oklahoma thường chỉ trải qua một hoặc hai trận động đất nhỏ với cường độ lớn hơn 3.0 mỗi năm. Vào năm 2015, con số đó đã tăng lên hơn 900 trận động đất hàng năm, 30 trong số đó có cường độ lớn hơn 4.0 (đủ mạnh để gây ra sự hủy hoại). Một trận động đất với cường độ 5,7 xảy ra gần thị trấn Prague, Okla., Vào năm 2011 do lỗi từ trước và gây thiệt hại nghiêm trọng cho một số ngôi nhà và tòa nhà trường học. Trong sáu năm qua, hơn 1.500 báo cáo về các sự kiện rung chuyển hủy diệt đã được ghi nhận ở các khu vực hòa bình trước đây. Sự gia tăng địa chấn đó có khả năng do các hoạt động công nghiệp của con người mang lại. Khoảng tám triệu người sống ở các khu vực có động đất gia tăng và các quan chức chịu trách nhiệm về an toàn công cộng muốn hiểu lý do của sự gia tăng và các mối đe dọa tiềm tàng đối với xã hội.

Nguyên nhân của các sự kiện động đất gây ra.

Các nhà khoa học trái đất đã thực hiện thử thách để hiểu rõ hơn về trận động đất gây ra. Bằng chứng khoa học đã chứng minh rằng một số trận động đất là do các hoạt động công nghiệp của con người gây ra, chủ yếu là do xử lý bằng cách bơm nước thải mặn được chiết xuất bằng dầu và khí đốt trong các giếng sản xuất. Hầu hết các trận động đất gây ra được cho là đã được tạo ra bởi những thay đổi về áp suất chất lỏng gần các đứt gãy sâu có từ trước. Các chất lỏng nước thải trong các giếng xử lý sâu thường nằm cách xa hơn một dặm dưới lòng đất và việc xử lý nước thải làm tăng áp lực lên các chất lỏng đã chiếm không gian lỗ rỗng. Sự gia tăng áp lực đó không được giải tỏa hoặc làm suy yếu lỗi, do đó làm cho trận động đất dễ dàng hơn.

Giả thuyết đó giải thích nguyên nhân của trận động đất gây ra đã được xác thực trong một thí nghiệm năm 1969 Rangely, Colo., Trong đó áp suất chất lỏng trong một hồ chứa được nâng lên và hạ xuống bằng cách bơm. Động đất trở nên thường xuyên hơn khi áp lực được nâng lên, như giả thuyết dự đoán, và hiếm khi áp lực giảm xuống. Phá vỡ thủy lực (fracking) Quá trình thu hồi khí và dầu khí sử dụng phương pháp phun chất lỏng để mở các khe nứt trong đá để cho phép khí hoặc dầu thô bị kẹt chảy qua một đường ống đến đầu giếng trên bề mặt cũng được chứng minh là gây ra động đất và được tìm thấy là nguyên nhân chính gây ra các trận động đất gây ra ở British Columbia và phía tây Alberta cũng như một số địa điểm ở Hoa Kỳ Fracking, tuy nhiên, không phải là nguyên nhân chính của hoạt động động đất gây ra ở Oklahoma và một số nơi khác ở Hoa Kỳ, nơi chủ yếu là động đất kết quả từ việc bơm nước thải. Một trận động đất khai thác chất lỏng đáng chú ý, một sự kiện cường độ 4,8 độ, đã diễn ra vào tháng 10 năm 2011 gần Fashing, Texas. Các trận động đất gây ra khác đã được kích hoạt bởi việc lấp đầy các hồ chứa ở Nevada và Nam Carolina. Trong hầu hết các trường hợp, các hoạt động công nghiệp như vậy không kích thích động đất. Tốc độ và khối lượng phun chất lỏng, định hướng lỗi, ứng suất tích lũy và tính chất đá đều cần phải tối ưu để gây ra động đất.

Các nhà khoa học đã nghiên cứu các đứt gãy và cả động đất tự nhiên và gây ra để hiểu rõ hơn và dự đoán kích thước và vị trí của các trận động đất gây ra trong tương lai. Độ lớn hoặc kích thước của trận động đất có liên quan đến khu vực vỡ trên đứt gãy. Các nhà khoa học nghiên cứu kỹ các hồ sơ về một số ví dụ về trận động đất tự nhiên lịch sử đã xảy ra trong suốt 300 năm qua ở miền trung và miền đông nước Mỹ, bao gồm sự kiện cường độ 7,3 vào năm 1886 gần Charleston, SC và một loạt các cú sốc khoảng 7,5 độ richter xảy ra trong 1811 Vang12 gần New Madrid, Mo. Trận động đất ở miền đông Bắc Mỹ xảy ra dưới dạng một loạt các hoạt động địa chấn trên các đứt gãy không được công nhận ở miền trung Virginia, miền đông Tennessee, miền đông Canada và New England. Nhiều sự kiện trong số đó có trước các hoạt động công nghiệp và do đó rất có thể không liên quan đến hoạt động của con người. Trong vài năm qua, các nhà khoa học đã tranh luận về việc liệu các trận động đất gây ra có thể gây ra các trận động đất lớn trên các đứt gãy cổ gần đó, trong đó các căng thẳng tích hợp đã sẵn sàng để được giải phóng. Trận động đất ở Prague năm 2011, Okla., Đã trả lời câu hỏi đó bằng cách chứng minh rằng trận động đất lên tới 5,7 độ richter có thể làm vỡ các đứt gãy dài từ trước. Do đó, sự hiện diện của các đứt gãy cổ là một yếu tố quan trọng trong việc dự báo chính xác kích thước của trận động đất. Tuy nhiên, quy mô và vị trí của các đứt gãy vẫn chưa được hiểu rõ ở nhiều nơi trên khắp miền trung và miền đông Hoa Kỳ, như Oklahoma, và các nỗ lực khoa học đã được Cơ quan Khảo sát Địa chất Hoa Kỳ, các cơ quan nhà nước và liên bang khác, và các tổ chức học thuật và hợp tác với ngành công nghiệp dầu khí để xác định vị trí của những nơi có khả năng nguy hiểm nhất.

Sự kiện Prague năm 2011 là trận động đất lớn nhất được ghi nhận ở Mỹ cho đến khi trận động đất mạnh 5,8 độ xảy ra vào năm 2016 gần Pawnee, Oklahoma, có thể đã được gây ra. Tuy nhiên, các trận động đất mạnh hơn đã được quan sát ở nơi khác. Gần Koynanagar, Ấn Độ, vào năm 1967, một cơn chấn động mạnh 6,3 độ richter đã bị nghi ngờ đã được kích hoạt bởi mức nước cao được lưu trữ trong một hồ chứa, và hoạt động rút khí ở Uzbekistan có thể là nguyên nhân gây ra trận động đất mạnh 7,0 độ richter vào năm 1976 và 1984. Dữ liệu như vậy cho thấy các trận động đất gây ra lớn hơn Prague là có thể. Ngoài ra, các nhà địa chất đã nhận ra các đứt gãy và vỡ động đất thời tiền sử được tạo ra bởi trận động đất mạnh 7,0 độ richter ở Oklahoma và Colorado. Các nghiên cứu về động đất ở nội địa lục địa bên ngoài Hoa Kỳ cho thấy các trận động đất tự nhiên lớn như vậy có thể ở rất xa ranh giới mảng. Nhiều nhà khoa học tin rằng các trận động đất gây ra cũng có thể gây ra các trận động đất lớn trên các đứt gãy cổ xưa chưa được khám phá. Tuy nhiên, nếu một sự kiện cảm ứng có cường độ lớn hơn 5,6 kết quả, thì nhiều khả năng nó sẽ có cường độ gần với 6.0 hơn so với 7.0, tương tự như các trận động đất gây ra ở các vùng tương tự.

Tăng nguy cơ động đất.

Cả hai trận động đất và động đất tự nhiên gây ra mức độ rung chuyển mặt đất tương tự. Tuy nhiên, khi so sánh với các trận động đất tự nhiên, các trận động đất gây ra thường nông hơn và có thể không làm rung chuyển mặt đất cách xa tâm chấn của trận động đất. Mặc dù sự khác biệt tinh tế trong rung lắc giữa hai loại đã được quan sát, nhưng cần nhiều nghiên cứu hơn để hiểu các tính chất rung đó.

Các dự báo về chấn động mặt đất do Khảo sát Địa chất Hoa Kỳ thực hiện đã chỉ ra rằng các trận động đất gây ra đã làm tăng nguy cơ ở Oklahoma và những nơi khác mà các quá trình công nghiệp ảnh hưởng đến căng thẳng trong trái đất, như thể hiện trong dự báo một năm 2016 cho cả hai trận động đất và tự nhiên. Việc tính toán nguy hiểm cần có thông tin về nơi và tần suất xảy ra động đất, kích thước tối đa của chúng và mức độ rung chuyển mặt đất. Để dự báo tần suất động đất năm 2016, các nhà khoa học đã cân nhắc rất nhiều về tần suất động đất năm 2015, sử dụng lý thuyết địa chấn tiêu chuẩn với các trận động đất lớn nhất dự kiến ​​sẽ có cường độ nhỏ hơn hoặc bằng 6.0 so với áp dụng mô hình chuyển động mặt đất mới được cung cấp ước tính tốt hơn của rung lắc cho trận động đất nông.

Kết quả cho thấy Oklahoma, Kansas, Texas, Arkansas, New Mexico và Colorado có khả năng gây thiệt hại lớn hơn 1 trên 100 trong năm 2016, với cơ hội cao nhất (khoảng 1 trên 10) xảy ra ở các vùng phía bắc Oklahoma và miền nam Kansas. Các trận động đất gây ra được dự báo bởi dự báo đã được chứng minh là hoàn toàn có khả năng gây ra sự hủy hoại trong khu vực đó nếu hoạt động công nghiệp tiếp tục không suy giảm. Trên cơ sở những dự báo đó, ít người ngạc nhiên khi một trận động đất mạnh 5,1 độ xảy ra gần Fairview, Okla., Vào ngày 13/2.

Tuy nhiên, tần suất động đất ở khu vực đó dường như giảm từ năm 2015 đến 2016. Trong nửa đầu năm 2016, số trận động đất xảy ra gần Irving và Dallas, chẳng hạn, đã giảm từ khoảng bốn sự kiện có cường độ 3.0 trở lên xuống 0. Mức giảm đó có thể liên quan đến giá dầu (đã giảm đáng kể trong năm 2015 và 2016, do đó giảm khai thác và bơm nước thải) và các hành động điều tiết làm giảm lượng nước thải được bơm vào các lỗ khoan sâu. Dữ liệu ban đầu cung cấp hy vọng rằng tỷ lệ động đất gây ra sẽ tiếp tục giảm trong năm 2016; tuy nhiên, các hoạt động tiêm vẫn tiếp tục ở những khu vực có tốc độ địa chấn cao, và không biết liệu khối lượng tiêm thấp hơn sẽ loại bỏ các trận động đất gây ra hay chỉ trì hoãn chúng.

Trong khi sự gia tăng tần số động đất gây ra là đáng chú ý nhất ở miền trung Hoa Kỳ, các trận động đất gây ra cũng đã được quan sát thấy tại một số địa điểm ở California, bao gồm các khu vực năng lượng địa nhiệt Geysers và Coso. Ngoài ra, một nghiên cứu năm 2015 cho thấy những thay đổi nhỏ trong tỷ lệ động đất trên toàn miền nam California và lưu ý rằng hoạt động gây ra bổ sung có thể xảy ra gần các địa điểm có hoạt động khai thác dầu khí. Do tỷ lệ động đất tự nhiên ở khu vực đó cao hơn nhiều so với miền trung Hoa Kỳ, nên việc xác định trận động đất nào là nguyên nhân và điều gì là tự nhiên. Các nhà khoa học tiếp tục điều tra các trận động đất gây ra để giảm thiểu hiệu ứng động đất trong tương lai.