Een golf van aardbevingen in het zuiden van Colorado en het noorden van New Mexico die tussen 2008 en 2010 werd geregistreerd, was waarschijnlijk te wijten aan vloeistoffen die diep onder de grond werden gepompt tijdens de verwijdering van olie- en gasafvalwater, zegt een nieuwe Boulder-studie van de Universiteit van Colorado.

De studie, die plaatsvond in de 2, 200 vierkante mijl Raton Basin langs de centrale grens van Colorado en het noorden van New Mexico, meer dan 1 gevonden 800 aardbevingen tot magnitude 4,3 in die periode, die het meest verband houdt met de activiteit van de afvalwaterinjectieput. Dergelijke putten worden gebruikt om water terug in de grond te pompen nadat het is gewonnen tijdens het verzamelen van methaangas uit ondergrondse steenkoollagen.

Een belangrijk onderdeel van de nieuwe studie was het gebruik van hydrogeologische modellering van de poriëndruk in wat de "keldersteen" van het Raton Basin wordt genoemd - rots van enkele kilometers diep die ten grondslag ligt aan de oudste gelaagde lagen. Poriëndruk is de vloeistofdruk in rotsbreuken en rotsporiën.

Terwijl twee eerdere studies aardbevingen in het Raton Basin in verband brachten met injectieputten voor afvalwater, dit is de eerste die aantoont dat de verhoogde poriedruk diep onder de grond ruim boven de aardbevingsdrempel ligt, zei CU Boulder-promovendus Jenny Nakai, hoofdonderzoeksauteur. De noordelijke randen van het Raton Basin grenst aan Trinidad, Colorado, en Raton, New Mexico.

"We hebben voor het eerst een aannemelijk oorzakelijk mechanisme voor deze aardbevingen aangetoond, " zei Nakai van de afdeling Geologische Wetenschappen. "De ruimtelijke patronen van seismische activiteit die we hebben waargenomen, worden weerspiegeld in de distributie van afvalwaterinjectie en onze gemodelleerde poriëndrukverandering."

Een paper over de studie werd gepubliceerd in de Journal of Geophysical Research:Solid Earth . Co-auteurs van de studie zijn onder meer CU Boulder Professors Anne Sheehan en Shemin Ge van geologische wetenschappen, voormalig CU Boulder promovendus Matthew Weingarten, nu een postdoctoraal onderzoeker aan de Stanford University, en professor Susan Bilek van het New Mexico Institute of Mining and Technology in Socorro.

De aardbevingen in het Raton Basin tussen 2008 en 2010 werden gemeten door de seismometers van de EarthScope USArray Transportable Array, een programma gefinancierd door de National Science Foundation (NSF) om aardbevingen te meten en het binnenste van de aarde in het hele land in kaart te brengen. Het team gebruikte ook seismische gegevens van het Colorado Rockies Experiment and Seismic Transects (CREST), ook gefinancierd door NSF.

Als onderdeel van het onderzoek, het team simuleerde in 3D een 12 mijl lange breuk die was afgeleid van seismische gegevens in de regio Vermejo Park in het Raton Basin. De seismische patronen suggereren ook een tweede, kleinere fout in het Raton Basin dat actief was van 2008-2010.

Nakai zei dat het onderzoeksteam niet heeft gekeken naar de relatie tussen de aardbevingen in het Raton Basin en hydrofracturering, of fracken.

De nieuwe studie toonde ook aan dat het aantal aardbevingen in het Raton Basin correleert met het cumulatieve volume afvalwater dat wordt geïnjecteerd in putten tot ongeveer 9 mijl afstand van de individuele aardbevingen. Er zijn 28 "Klasse II" afvalwaterafvoerputten - putten die worden gebruikt voor het afvoeren van afvalvloeistoffen die verband houden met de productie van olie en aardgas - in het Raton Basin, en sinds 1994 zijn er door de olie- en gasindustrie minstens 200 miljoen vaten afvalwater ondergronds geïnjecteerd.

"Keldersteen is doorgaans brozer en breekbaarder dan de rotslagen erboven, " zei Sheehan, ook een fellow bij CU's Cooperative Institute for Research in Environmental Sciences. "Als de poriedruk in keldergesteente toeneemt, het kan aardbevingen veroorzaken."

Er is nog veel te leren over de aardbevingen in het Raton Basin, zeiden de CU Boulder-onderzoekers. Terwijl de olie- en gasindustrie de seismische activiteit jarenlang heeft gevolgd met seismometers in het Raton Basin en enkele ondergrondse fouten in kaart heeft gebracht, dergelijke gegevens worden niet beschikbaar gesteld aan onderzoekers of het publiek.

De aardbevingspatronen in het Raton Basin zijn vergelijkbaar met andere Amerikaanse regio's die "geïnduceerde seismiciteit" hebben laten zien, waarschijnlijk veroorzaakt door afvalwaterinjectieputten, zei Nakai. Eerdere studies met CU Boulder toonden aan dat injectieputten waarschijnlijk aardbevingen veroorzaakten in de buurt van Greeley, Colorado, in Oklahoma en in het midden van het continent van de Verenigde Staten in de afgelopen jaren.