Twee gigantische zinkgaten in de buurt van Wink, Texas, is misschien maar het topje van de ijsberg, volgens een nieuwe studie die alarmerende snelheden vond van nieuwe grondbewegingen die zich tot ver buiten de beruchte zinkgaten uitstrekken.

Dat is de bevinding van een geofysisch team van de Southern Methodist University, Dallas dat eerder de snelle snelheid meldde waarmee de sinkholes zich uitbreiden en nieuwe worden gevormd.

Nu heeft het team ontdekt dat verschillende locaties in grote delen van vier provincies in Texas ook zinken en opbeuren.

Radarsatellietbeelden tonen significante beweging van de grond over een gebied van 4000 vierkante mijl - op één plaats wel 40 inch in de afgelopen twee en een half jaar, zeggen de geofysici.

"De grondbeweging die we zien is niet normaal. De grond doet dit meestal niet zonder enige reden, " zei geofysicus Zhong Lu, een professor in de Roy M. Huffington Department of Earth Sciences bij SMU en een wereldwijde expert in de analyse van satellietradarbeelden.

"Deze gevaren vormen een gevaar voor de bewoners, wegen, Spoorweg, dijken, dammen, en olie- en gaspijpleidingen, evenals mogelijke vervuiling van het grondwater, " zei Lu. "Proactief, continue gedetailleerde monitoring vanuit de ruimte is van cruciaal belang om de veiligheid van mensen en eigendommen te waarborgen."

De wetenschappers deden de ontdekking met analyse van radarbeelden met een gemiddelde resolutie (15 voet tot 65 voet) die zijn gemaakt tussen november 2014 en april 2017. De afbeeldingen beslaan delen van vier olievlekregio's waar veel koolwaterstoffen worden geproduceerd uit het olierijke Westen Texas Perm Basin.

de beelden, in combinatie met productiegegevens van oliebronnen van de Texas Railroad Commission, suggereert dat de onstabiele grond van het gebied wordt geassocieerd met decennia van olie-activiteit en het effect ervan op rotsen onder het aardoppervlak.

De SMU-onderzoekers waarschuwen dat grondbewegingen verder kunnen reiken dan wat de radar in het gebied met vier provincies heeft waargenomen. De hele regio is zeer kwetsbaar voor menselijke activiteit vanwege de geologie:in water oplosbare zout- en kalksteenformaties, en schalieformaties.

"Onze analyse keek alleen naar dit gebied van 4000 vierkante mijl, " zei co-auteur en onderzoekswetenschapper Jin-Woo Kim, een onderzoeker bij de SMU-afdeling Aardwetenschappen.

"We zijn er vrij zeker van dat als we verder kijken, en wij zijn, dat we zullen ontdekken dat er grondbeweging is, zelfs daarbuiten, "Zei Kim. "Deze regio van Texas is sinds de jaren veertig als een speldenkussen doorboord met oliebronnen en injectiebronnen en onze bevindingen brengen die activiteit in verband met grondbeweging."

lu, Shuler-Foscue Chair bij SMU, en Kim rapporteerden hun bevindingen in de Nature-publicatie Wetenschappelijke rapporten , in het artikel "Associatie tussen gelokaliseerde geohazards in West Texas en menselijke activiteiten, herkend door Sentinel-1A/B satellietradarbeelden."

De onderzoekers analyseerden satellietradarbeelden die openbaar werden gemaakt door de European Space Agency, en vulde dat aan met gegevens over olieactiviteit van de Texas Railroad Commission.

De studie is een van de eerste in zijn soort die kleinschalige vervormingssignalen identificeert over een uitgestrekt gebied door te putten uit grote datasets die een aantal jaren beslaan en vervolgens aanvullende informatie toe te voegen.

Het onderzoek wordt ondersteund door het NASA Earth Surface and Interior Program, en de Shuler-Foscue Endowment bij SMU.

Afbeeldingen leggen veranderingen vast die anders onopgemerkt zouden blijven

De geofysici van de SMU richtten hun analyse op kleine, gelokaliseerd, zich snel ontwikkelende gevaarlijke grondbewegingen in delen van Winkler, Afdeling, Reeves en Pecos provincies, een gebied bijna zo groot als Connecticut. Het studiegebied omvat de steden Pecos, Monahanen, Fort Stockton, keizerlijk, Knipoog en Kermit.

De beelden van de European Space Agency zijn het resultaat van satellietradarinterferometrie van recent gelanceerde open-source satellieten die radarbeelden vrij toegankelijk maken voor het publiek.

Met interferometrische synthetische apertuurradar, of kortweg InSAR, met de satellieten kunnen wetenschappers veranderingen detecteren die niet zichtbaar zijn voor het blote oog en die anders onopgemerkt zouden blijven.

De satelliettechnologie kan grondvervormingen vastleggen met een nauwkeurigheid van minder dan een centimeter of beter, met een ruimtelijke resolutie van enkele meters of beter over duizenden mijlen, zeggen de onderzoekers.

Grondbeweging geassocieerd met olieactiviteit

De SMU-onderzoekers vonden een significant verband tussen grondbewegingen en olieactiviteiten, waaronder injectie van vloeistof onder druk in de geologisch onstabiele rotsformaties van de regio.

Vloeistofinjectie omvat de injectie van afvalwater in nabijgelegen putten, en kooldioxide-overstroming van uitgeputte reservoirs om oliewinning te stimuleren.

Geïnjecteerde vloeistoffen verhogen de poriedruk in de rotsen, en het loslaten van de spanning wordt gevolgd door grondverheffing. De onderzoekers ontdekten dat grondbeweging samenviel met nabijgelegen reeksen van afvalwaterinjectiesnelheden en volume en CO2-injectie in nabijgelegen putten.

Ook gerelateerd aan het zinken en de ontreddering van de grond zijn het oplossen van zoutformaties als gevolg van zoetwater dat lekt in verlaten ondergrondse oliefaciliteiten, evenals de winning van olie.

Zinken en opstijgen gedetecteerd van Wink naar Fort Stockton

Zoals verwacht kan worden, de meest significante verzakking is ongeveer een halve mijl ten oosten van de enorme Wink No. 2 sinkhole, waar twee verzakkingsschalen zijn, waarvan er één meer dan 15,5 inch per jaar is gezonken. Het snel zinken wordt hoogstwaarschijnlijk veroorzaakt door water dat door verlaten putten in de Salado-formatie lekt en zoutlagen oplost, dreigende mogelijke instorting van de grond.

Bij twee afvalwaterinjectieputten 15 km ten westen van Wink en Kermit, de radar detecteerde een omwenteling van ongeveer 2,1 inch die samenviel met een toename van het injectievolume. De injectieputten strekken zich uit over 4, 921 voet tot 5, 577 voet diep in een zandsteenformatie.

In de buurt van 11 CO2-injectieputten, bijna elf kilometer ten zuidwesten van Monahans, de radaranalyse detecteerde een stijging van het oppervlak van meer dan 1 inch. De putten zijn ongeveer 2, 460 voet tot 2, 657 voet diep. Net als bij afvalwaterinjectie, CO2-injectie verhoogde de poriedruk in de rotsen, dus wanneer de stress werd verlicht, werd het gevolgd door een stijging van ongeveer 1 inch aan het oppervlak.

De onderzoekers keken ook naar een gebied 7,3 mijl ten zuidwesten van Imperial, waar aanzienlijke verzakkingen van zoet water dat door gebarsten putmantels stroomt, gecorrodeerde stalen buizen en losgekoppelde verlaten putten is op grote schaal gemeld.

Er is daar water in de gemakkelijk opgeloste Salado-formatie gelekt, gecreëerde leegten, en deed de grond zinken en het water uit de ondergrond opstijgen, inclusief het creëren van Boehmer Lake, die voor 2003 niet bestond.

Radaranalyse door het SMU-team detecteerde snelle verzakkingen variërend van driekwart inch tot bijna 4 inch rond actieve putten, verlaten putten en verweesde putten.

"Bewegingen rond de wegen en oliefaciliteiten in het zuidwesten van Imperial, Texas, moet grondig worden gecontroleerd om mogelijke rampen te beperken, ' schrijven de onderzoekers in het onderzoek.

Ongeveer 5,5 mijl ten zuiden van Pecos, hun radaranalyse detecteerde meer dan 1 inch verzakking in de buurt van nieuwe putten die sinds begin 2015 zijn geboord via hydrofracturering en in productie zijn. De afgelopen jaren zijn daar ook zes kleine aardbevingen geregistreerd, wat suggereert dat de vervorming van de grond geaccumuleerde spanning veroorzaakte en ervoor zorgde dat bestaande fouten wegglijden.

"We hebben de afgelopen vijf tot zes jaar een golf van seismische activiteit gezien rond Pecos. Vóór 2012 aardbevingen waren daar niet geregistreerd. Tegelijkertijd, onze resultaten geven duidelijk aan dat er grondvervorming optreedt in de buurt van Pecos, ' zei Kim. 'Hoewel aardbevingen en bodemdaling toeval kunnen zijn, we kunnen de mogelijkheid niet uitsluiten dat deze aardbevingen werden veroorzaakt door activiteiten op het gebied van de productie van koolwaterstoffen."

Wetenschappers:versterk het netwerk van seismische stations om activiteit beter te detecteren

Kim verklaarde dat er behoefte is aan een verbeterde locatie en detectiedrempel voor aardbevingen via een uitgebreid netwerk van seismische stations, samen met continue oppervlaktemonitoring met de gedemonstreerde radarremote sensing-methoden.

"Dit is nodig om de oorzaak van recente verhoogde seismische activiteit te achterhalen, "Zei Kim. "Onze inspanningen om West-Texas voortdurend te monitoren met deze geavanceerde satelliettechniek kunnen helpen om veilig te blijven, voortdurende olieproductie."

Bijna real-time monitoring van grondvervorming mogelijk in een paar jaar

Met de satellietradardatasets konden de SMU-geofysici zowel tweedimensionale oost-westvervorming van de grond detecteren, evenals verticale vervorming.

lu, een vooraanstaand wetenschapper in InSAR-toepassingen, is lid van het Science Team voor de toegewijde Amerikaanse en Indiase NASA-ISRO (genaamd NISAR) InSAR-missie, gepland voor lancering in 2021 om gevaren en wereldwijde veranderingen in het milieu te bestuderen.

InSAR heeft toegang tot een reeks beelden die zijn vastgelegd door een uitleesradarinstrument dat is gemonteerd op de in een baan om de aarde draaiende satelliet Sentinel-1A/B. De satellieten draaien 435 mijl boven het aardoppervlak. Sentinel-1A werd gelanceerd in 2014 en Sentinel-1B in 2016 als onderdeel van het Copernicus-programma van de Europese Unie.

De Sentinel-1A/B-constellatie kaatst een radarsignaal van de aarde, registreert vervolgens het signaal terwijl het terugkaatst, metingen leveren. Met de metingen kunnen geofysici de afstand van de satelliet tot de grond bepalen, onthullen hoe kenmerken op het aardoppervlak in de loop van de tijd veranderen.

"Bijna real-time monitoring van grondvervorming met hoge ruimtelijke en temporele resoluties is mogelijk in een paar jaar, met behulp van meerdere satellieten zoals Sentinel-1A/B, NISAR en anderen, " zei Lu. "Dit zal een revolutie teweegbrengen in ons vermogen om door de mens veroorzaakte en natuurlijke gevaren te karakteriseren, en hun schade aan de mensheid te verminderen, infrastructuur en de energie-industrie."