Kleine aardbevingen in Ohio, Pennsylvania, West Virginia, Oklahoma en Texas kunnen worden gekoppeld aan hydraulische breekputten in die regio's, volgens onderzoekers die spreken op de SSA 2019 Annual Meeting.

Hoewel relatief zeldzaam in vergelijking met aardbevingen veroorzaakt door afvalwaterafvoer in olie- en gasvelden in de centrale Verenigde Staten, Michael Brudzinski van de Miami University in Ohio en zijn collega's hebben in deze staten meer dan 600 kleine aardbevingen (tussen de magnitude 2,0 en 3,8) vastgesteld.

Brudzinski zei dat deze aardbevingen mogelijk "ondergewaardeerd" zijn in vergelijking met seismische effecten die verband houden met de afvoer van afvalwater, omdat ze minder vaak lijken voor te komen. Hij en zijn collega's bestuderen de trends met betrekking tot de waarschijnlijkheid van geïnduceerde seismische activiteit door hydrofracturering of fracking, die de industrie en de regelgevende instanties van de staat zouden kunnen helpen om boorpraktijken beter te beheren.

Onconventionele Amerikaanse olieproductie, die olie wint uit leisteen en dicht gesteente met behulp van een verscheidenheid aan boortechnieken, is al bijna tien jaar in verband gebracht met een toename van door de mens veroorzaakte aardbevingen in het midden van het continent van de Verenigde Staten. Onderzoekers die de toename in plaatsen zoals Oklahoma bestuderen, denken dat de belangrijkste oorzaak van deze toename van seismische activiteit de injectie van afvalwater dat door extractie wordt geproduceerd, terug in rotslagen is, die de poriedruk in gesteenten verhoogt en de spanning langs breuken in lagen die voor verwijdering zijn geselecteerd, kan beïnvloeden.

Bij hydraulisch breken wordt vloeistof onder druk gebruikt om uit elkaar te vallen of scheuren te creëren in een rotsformatie waardoor aardolie en aardgas kunnen stromen en gemakkelijker kunnen worden geëxtraheerd.

In de oostelijke helft van Ohio en andere delen van het Appalachian Basin, waar de aardgasproductie de afgelopen twee decennia dramatisch is gestegen, frackingputten komen vaker voor dan afvalwaterafvoerputten, deels omdat de geologische lagen die olie en gas bevatten niet zo nat zijn als in plaatsen als Oklahoma, het verminderen van de behoefte aan afvalwaterafvoer.

De talrijke frackingbronnen in het oosten van Ohio waren voor Brudzinski en zijn collega's aanleiding om nader te onderzoeken of kleine aardbevingen in de regio in verband konden worden gebracht met frackingsoperaties. "De putten zijn verder uit elkaar geplaatst als ze actief zijn, en er wordt niet zoveel afvalwater geloosd, " legde Brudzinski uit, "zodat je iets specifieker en directer kunt zien wanneer afvalwaterafvoer seismiciteit veroorzaakt en wanneer hydrofracturering seismiciteit veroorzaakt in het Appalachian Basin."

De wetenschappers gebruikten een techniek genaamd multi-station template matching, die door honderden seismische signalen scant om die te vinden die overeenkomen met de "vingerafdruk" van bekende aardbevingen. De techniek stelde hen in staat om kleine aardbevingen te detecteren die anders over het hoofd zouden zijn gezien, en om de meer complete aardbevingscatalogus in een regio te vergelijken met informatie over de timing en locatie van regionale fracking-putoperaties.

Seismologen identificeren aardbevingen als veroorzaakt door hydraulische breukputten wanneer ze in tijd en ruimte nauw verbonden zijn met fracking-operaties. Fracking-gerelateerde seismiciteit heeft ook de neiging er anders uit te zien dan seismiciteit veroorzaakt door afvalwaterafvoer, zei Brudzinski.

"De [fracking] seismische handtekening, als je ernaar kijkt in een soort tijdlijn, toont deze uitbarstingen van seismiciteit, honderden of soms duizenden gebeurtenissen gedurende een paar dagen of weken, en dan is het weer stil. Dat patroon zie je niet vaak bij afvalwaterafvoer, " hij legde uit.

Brudzinski en zijn collega's gebruiken nu hun dataset uit Oklahoma om te kijken hoe verschillende variabelen de kans op door fracking veroorzaakte aardbevingen kunnen beïnvloeden. van het volume en de viscositeit van de geïnjecteerde vloeistof tot de diepte van de gesteentelagen waarop fracking is gericht.

"Degene die ons het meest is bijgebleven, is dat de diepte van de put meer verband houdt met de kans op seismische activiteit dan we hadden verwacht, ' zei Brudzinski.

Het is niet alleen hoe dieper de put, hoe groter de kans dat het dichter bij keldergesteente en volwassen breuken is die waarschijnlijk zullen wegglijden, hij zei, hoewel dat misschien nog steeds een rol speelt bij deze aardbevingen. In plaats daarvan, overdruk lijkt een sterkere correlatie te hebben met fracking-geïnduceerde seismiciteit. Overdruk treedt op wanneer er een hoge vloeistofdruk is in rotsen die diep in een bassin zijn begraven door vele bovenliggende rotslagen. "Het is een van de sterkste trends die we hebben gezien, ' zei Brudzinski.

De onderzoekers hebben enkele van hun bevindingen besproken met collega's in Canada en China, waar geïnduceerde seismische activiteit van fracking-operaties nauwkeurig wordt bestudeerd. "We doen dat soort internationale vergelijkingen om een ​​betere greep te krijgen op de meest opvallende kenmerken en trends die niet alleen aan een specifieke locatie gebonden zijn, ' zei Brudzinski.