De spanningen die vrijkomen door door de mens veroorzaakte en natuurlijk voorkomende aardbevingen in de centrale Verenigde Staten zijn in veel gevallen niet te onderscheiden, wat betekent dat bestaande tools om schudschade te voorspellen op beide typen kunnen worden toegepast.

Dat is de belangrijkste conclusie van een onderzoek door een seismoloog van de Universiteit van Michigan en twee collega's van Stanford University, gepland voor online publicatie op 2 augustus in het tijdschrift wetenschappelijke vooruitgang .

"Onze studie toont aan dat geïnduceerde aardbevingen en natuurlijke aardbevingen in de centrale VS inherent vergelijkbaar zijn, en we kunnen de schadelijke effecten van geïnduceerde aardbevingen voorspellen met hetzelfde raamwerk als natuurlijke aardbevingen, " zei Yihe Huang, eerste auteur van de wetenschappelijke vooruitgang paper en een assistent-professor bij de UM-afdeling Aard- en Milieuwetenschappen.

"Onze bevinding vereenvoudigt de taak van gevarenbeoordeling omdat we het schudden van deze twee soorten aardbevingen niet anders hoeven te behandelen, " zei co-auteur Gregory Beroza, co-directeur van Stanford's Center for Induced and Triggered Seismicity.

In het midden en oosten van de V.S. het aantal aardbevingen is de afgelopen jaren enorm toegenomen. Afvalwaterafvoer in diepe putten, vaak geassocieerd met olie- en aardgaswinning, is de belangrijkste oorzaak van de recente toename in de centrale VS, volgens de U.S. Geological Survey.

In maart, USGS concludeerde dat ongeveer 3,5 miljoen mensen wonen en werken in gebieden in het midden en oosten van de VS met een aanzienlijk potentieel voor schadelijk schudden door door de mens veroorzaakte aardbevingen in 2017. De meesten van hen wonen in Oklahoma en het zuiden van Kansas.

Een belangrijke vraag is of deze zogenaamde geïnduceerde aardbevingen grondbewegingen opwekken die substantieel anders zijn dan die van natuurlijk voorkomende aardbevingen. Als dat het geval is, dan kunnen door de mens veroorzaakte aardbevingen leiden tot verschillende niveaus en soorten schade aan gebouwen en infrastructuur.

Maar als de grondbewegingen bij geïnduceerde en natuurlijke aardbevingen grotendeels hetzelfde zijn, dan kunnen vergelijkingen die worden gebruikt om schade door natuurlijke aardbevingen te voorspellen, ook worden toegepast op door de mens veroorzaakte aardbevingen.

Om deze vraag te beantwoorden, Huang en haar collega's gebruikten beschikbare instrumentale opnames om de spanningsdaling - het verschil tussen de spanning over een fout voor en na een aardbeving - van 39 door matige kracht veroorzaakte en natuurlijke aardbevingen in de centrale VS en in het oosten van Noord-Amerika te schatten.

Ze ontdekten dat de spanningsdalingen van geïnduceerde en natuurlijke aardbevingen in de centrale VS "niet te onderscheiden" zijn zodra het foutmechanisme en de diepte van de aardbevingen worden verklaard. De bevinding suggereert dat grondbewegingsvoorspellingsvergelijkingen, bekend als GMPE's, gebruikt om schade door natuurlijk voorkomende aardbevingen te voorspellen, kan ook worden toegepast op geïnduceerde aardbevingen.

De resultaten zijn ook consistent met het idee dat zowel natuurlijke als geïnduceerde aardbevingen worden veroorzaakt door spanningen langs geologische breuken en dat de injectie van vloeistoffen in diepe bergingsputten de timing van geïnduceerde aardbevingen versnelt, ze triggeren.

De onderzoekers analyseerden natuurlijke en geïnduceerde aardbevingen met magnitudes tussen 3,8 en 5,8 in de centrale VS en het oosten van Noord-Amerika, bestaande uit drie populaties.

Ze keken naar natuurlijk voorkomende aardbevingen in en rond de seismische zones New Madrid en Wabash Valley in de centrale VS, evenals geïnduceerde aardbevingen die zich verder naar het westen maar ten oosten van de Rocky Mountains voordoen, voornamelijk in Oklahoma en het zuiden van Kansas.

In de centrale VS, meer dan de helft van de geïnduceerde aardbevingen was ondieper dan 5 kilometer (3,1 mijl), terwijl alle natuurlijk voorkomende aardbevingen dieper waren dan 5 kilometer.

In het oosten van Noord-Amerika, ze bestudeerden natuurlijk voorkomende aardbevingen in de VS en Canada rond en ten oosten van de Appalachen.

"We ontdekten dat natuurlijk voorkomende aardbevingen in het oosten kunnen leiden tot sterker schudden dan natuurlijke aardbevingen in de centrale VS, verschillen die gedeeltelijk te wijten kunnen zijn aan het type fout, " zei co-auteur William Ellsworth, co-directeur van Stanford's Center for Induced and Triggered Seismicity.

De meeste aardbevingen in het oosten vinden plaats op omgekeerde fouten, terwijl de meeste door de VS veroorzaakte en natuurlijke aardbevingen plaatsvinden op strike-slip-fouten. Omgekeerde aardbevingen hebben doorgaans een sterkere beving dan aardbevingen met stakingslip.

Tussen 1980 en 2000, Oklahoma gemiddeld ongeveer twee aardbevingen groter dan of gelijk aan magnitude 2,7 per jaar, volgens de U.S. Geological Survey. Dat aantal steeg naar ongeveer 2, 500 in 2014 en 4, 000 in 2015, daarna gedaald tot 2, 500 in 2016, volgens USGS. Op 3 september 2016, een aardbeving met een kracht van 5,8 op de schaal van Richter trof Oklahoma, de grootste aardbeving van de staat tot nu toe.

Volgens USGS, veel aardbevingen in Oklahoma en andere delen van de centrale VS zijn veroorzaakt door injectie van afvalwatervloeistof in verband met olie- en gasactiviteiten. In sommige gevallen, afvalwaterafvoer in diepe putten wordt geassocieerd met hydrofractureringslocaties. Echter, studies suggereren dat het frackingproces zelf zelden de directe oorzaak van deze aardbevingen is.