Een nadere blik op kleine aardbevingen die plaatsvonden bij de Oroville-dam in de uitlopers van de Sierra Nevada in februari 2017 - in de buurt van de tijd dat de overlaat van de dam het begaf - suggereert dat de seismische activiteit verband hield met reservoirafvoer die breuken in de rots eronder opende en sloot de overloop.

Het lijkt waarschijnlijk dat vloeistof die lekte door scheuren in de hoofdoverlaat de druk op de onderliggende rotsbreuken veranderde, waardoor ze langzaam opengaan en dan dichtslaan, opnieuw en opnieuw, volgens het rapport in de Bulletin van de Seismologische Vereniging van Amerika .

Onderzoekers van de U.S. Geological Survey konden meer dan 19, 000 zeer kleine seismische gebeurtenissen die zich de afgelopen 25 jaar hebben voorgedaan, blijkbaar als gevolg van het openen en sluiten van deze breuken onder de overlaat.

De seismische gebeurtenissen hebben niet geleid tot het falen van de hoofdoverlaat van de dam medio februari 2017, zei USGS-seismoloog Robert Skoumal, die het onderzoeksteam leidde.

"Deze seismische gebeurtenissen hielden niet direct verband met het falen van de overlaat. Hoewel experts hebben vastgesteld dat water dat door scheuren in de overlaat lekt, tot het falen leidde, we denken dat dit lekkende water ook de seismische gebeurtenissen heeft veroorzaakt, " legde Skoumal uit. "Deze seismische gebeurtenissen vonden tientallen jaren vóór het falen plaats, en bleef optreden na de storing zelf."

Skoumal en zijn collega's hebben de seismische signalen in de buurt van de dam onder de loep genomen nadat op 14 februari 2017 twee kleine aardbevingen van 0,8 en 1,0 op de schaal van Richter plaatsvonden. Na ongewoon zware regenval in het gebied en recordbrekende waterstanden in het Oroville-reservoir, delen van de hoofdoverlaat van de Oroville Dam brokkelden af ​​tussen 7 en 12 februari, aanleiding tot de evacuatie van bijna 188, 000 mensen in de Oroville, Californië gebied.

Met behulp van een techniek genaamd template matching om te zoeken naar gebeurtenissen die vergelijkbaar zijn met de aardbeving van februari 2017 met een kracht van 1.0, de onderzoekers ontdekten meer dan 19, 000 kleine seismische gebeurtenissen bij de dam die plaatsvonden tussen mei 1993 en april 2018.

De aardbevingen van februari 2017 waren intrigerend voor Skoumal en zijn collega's in het licht van een aardbeving met een kracht van 5,7 op de schaal van Richter die eerder verband hield met het vullen van het Oroville-reservoir. "We wilden weten of deze recente aardbevingen ook verband kunnen houden met snelle veranderingen in het reservoirniveau en bepalen of deze gebeurtenissen mogelijk voorlopers zijn van aardbevingen van grotere omvang, ' zei Skoumal.

De dag na de aardbevingen van 0,8 en 1,0 op de schaal van Richter, die te klein waren om door mensen te worden gevoeld, de onderzoekers voltooiden een voorlopige analyse, "en heel snel zagen we dat er tonnen van dit soort aardbevingen waren, gelegen nabij de overloop, en ze leken niet op natuurlijke gebeurtenissen, ' voegde Skoumal toe.

Aardbevingen zo klein als de gebeurtenissen in Oroville worden vaak niet gedetecteerd door de gebruikelijke seismische monitoring, dus wendden de onderzoekers zich tot een techniek genaamd template matching om te zoeken naar andere seismische signalen uit het reservoirgebied. “Met deze aanpak we behandelen de golfvorm van een succesvol geïdentificeerde aardbeving als een 'vingerafdruk, '" legde Skoumal uit. "We nemen die 'vingerafdruk' en scannen tientallen jaren aan gegevens op zoek naar signalen die er hetzelfde uitzien, alleen met kleinere amplitude."

De techniek werkt goed met aardbevingszwermen - veel aardbevingen die zich in een korte tijdsperiode voordoen. Zwermen kunnen van nature voorkomen, in de buurt van vulkanen of binnen tektonische subductiezones, maar ze komen ook vaak voor in gevallen van seismische activiteit veroorzaakt door menselijke activiteit, zei Skoumal.

"We zagen duizenden kleine evenementen, die abrupt aan en uit ging, dus we wisten dat er een soort trigger was die deze gebeurtenissen veroorzaakte, ' zei hij. 'Maar het was op dat moment een puzzel. Als het geïnduceerd was, we dachten dat het te maken zou hebben met het reservoir zelf, omdat er veel voorbeelden zijn van reservoirs die aardbevingen veroorzaken."

Echter, toen de wetenschappers de seismische gegevens vergeleken met de waterstanden in het reservoir, er was slechts een zwakke correlatie tussen de kleine aardbevingen en de hoge waterstanden. In plaats daarvan, gegevens over het gebruik van overlaatkanalen in Oroville van het California Department of Water Resources bleken perfect te passen bij de seismische gegevens. De kleine aardbevingen deden zich voor in tijden van uitstroom uit het reservoir over de overlaat, en ze waren niet gerelateerd aan de processen die verantwoordelijk waren voor de aardbevingsreeks van 1975.

Overlaatafvoer die lekte door scheuren in de overlaat veroorzaakte waarschijnlijk snelle veranderingen in vloeistofdruk langs breuken in het verweerde gesteente dat onder de overlaat ligt. De onderzoekers concludeerden dat dit proces ertoe had kunnen leiden dat de breuken herhaaldelijk open en dicht gingen en de seismische zwermen veroorzaakten.

"Zullen de seismische gebeurtenissen terugkeren wanneer ze het gebruik van de overlaat hervatten, die inmiddels is gerepareerd, of zijn ze voorgoed verdwenen? Afhankelijk van de hoeveelheid regen die we krijgen, misschien komen we hier over een jaar of twee achter, " hij zei.