In de maanden na 5 juli 2019 magnitude-7.1 aardbeving in Ridgecrest, Californië, seismologen registreerden duizenden naschokken in de regio. Verrassend genoeg, niemand werd gezien in het geothermische veld Coso, een gebied op slechts ongeveer 10 kilometer van het oppervlak scheurt als gevolg van de hoofdschok.

Nutsvoorzieningen, Caltech-onderzoekers hebben ontdekt dat de activiteiten met betrekking tot de productie van geothermische energie bij Coso in de afgelopen 30 jaar de regio hebben ontlast, waardoor het gebied minder vatbaar is voor aardbevingen. Deze bevindingen kunnen wijzen op manieren om gebieden met een hoog risico op aardbevingen systematisch te ontlasten, terwijl tegelijkertijd een infrastructuur voor schone energie wordt gebouwd.

Het onderzoek werd uitgevoerd in het laboratorium van Jean-Philippe Avouac, Earle C. Anthony hoogleraar geologie en mechanische en civiele techniek. Een paper waarin de studie wordt beschreven, verschijnt in het tijdschrift Natuur op 1 juli

Geothermische velden, zoals de Coso-regio, zijn gebieden waar de ondergrondse temperaturen bijzonder hoog zijn, bijvoorbeeld, als gevolg van vulkanische of tektonische activiteit. Met deze warmte kan schone energie worden opgewekt waarvoor geen verbranding van fossiele brandstoffen nodig is. Om deze energie te benutten, water wordt de grond in gepompt, waar de hoge temperaturen het water opwarmen; als het water weer aan de oppervlakte komt, dat warmte-energie wordt gebruikt om elektriciteit op te wekken.

belangrijk, tijdens de ontwikkeling van een aardwarmteveld, veel kleine aardbevingen (rond magnitude 4) worden veroorzaakt wanneer het water wordt opgepompt. Dit wordt over het algemeen als een bron van zorg gezien; een aantal geothermische projecten zijn stopgezet vanwege dergelijke "geïnduceerde" seismische activiteit. Echter, in deze nieuwe studie de onderzoekers ontdekten dat deze kleine aardbevingen, evenals de "stille" of aseismische vervorming (die optreedt zonder een aardbeving te veroorzaken) veroorzaakt door de injectie van vloeistof, daadwerkelijk stress verlicht en dus het risico op een grotere aardbeving in de regio verlaagt.

"Geothermische energie is schone energie, en we willen graag zoveel mogelijk schone energie, ", zegt Avouac. "Geïnduceerde seismiciteit - het veroorzaken van vele kleine aardbevingen - tijdens de initiële ontwikkeling van een geothermisch veld werd gezien als een belemmering voor het bouwen van meer van deze infrastructuur. Maar uit ons onderzoek blijkt dat hier wel degelijk een voordeel aan zit. Je zou je kunnen voorstellen dat geothermische velden langs de San Andreas-breuklijn worden ontwikkeld, bijvoorbeeld, waar je zowel schone energie zou krijgen als het risico op een grote aardbeving zou verminderen."

Onder leiding van Caltech postdoctoraal onderzoeker Kyungjae Im, het team probeerde te modelleren wat er gebeurt onder het oppervlak van een geothermisch veld dat is ontwikkeld voor energieproductie. Met behulp van een techniek genaamd synthetische apertuurradar (SAR) interferometrie, geowetenschappers hebben gemeten dat het oppervlak van het geothermische veld Coso in de decennia sinds zijn ontwikkeling tientallen centimeters is vervormd en gezonken. Ik heb een model van deze vervorming gebouwd en vastgesteld dat de ondergrond thermisch samentrekt door het water dat naar binnen wordt gepompt.

Ik concludeerde dat deze thermische samentrekking zowel wat spanning in het Coso-gebied verlichtte als de grond "stil" liet wegglijden - dat wil zeggen, op een soepele manier die geen aardbevingen veroorzaakt. Dit verklaart waarom het Coso-gebied geen grote naschokken heeft gehad na de grote 5 juli, Aardbeving 2019:er was minder stress onder de grond omdat het al was verlicht door de geothermische activiteit.

"Onze studie toont aan dat door het injecteren van koud water, je kunt seismische activiteit onderweg onderdrukken, " zegt Im. "Maar het is nog steeds niet zonder risico:als je begint met het ontwikkelen van het veld, het risico bestaat dat de kleine geïnduceerde aardbevingen mogelijk uitgroeien tot een grote. Maar in principe overuren, de kans op grote aardbevingen in de regio is kleiner dan wanneer je het veld niet had ontwikkeld. Je versnelt de seismische activiteit een tijdje, dus het risico dat je de grote krijgt is tijdelijk groter. Maar als je kijkt naar het risico van een magnitude 7 of 8 over een lange periode, meer dan 15 jaar of zo, het zal veel lager zijn. Het is onderdeel van onze onderzoeksdoelstelling om methoden te ontwikkelen om dit effect nauwkeurig te kwantificeren. Het zal nooit nul risico zijn, maar onze studie laat zien dat we meer onderzoek zouden moeten doen naar deze methode om de kans op een grote aardbeving te verkleinen."

"Zowel het vrijkomen van thermische stress als hydrofracking kunnen de geaccumuleerde stress vrijgeven en daarom toekomstige grote aardbevingen verminderen, maar, tegelijkertijd, nog steeds een risico lopen op het veroorzaken van grote aardbevingen tijdens de stress-release, " legt Im uit. "Het geval Coso is het gewenste voorbeeld in die zin dat de spanningsversie wordt gedaan zonder een grote aardbeving te veroorzaken. Het kan te wijten zijn aan de aard van thermische ontstressing, die traag is, intens, en gelokaliseerd in vergelijking met hydrofracking. Maar om dit te bevestigen is verder onderzoek nodig."

Het artikel is getiteld "Ridgecrest Aftershocks at Coso Suppressed by Thermal Destressing." Kyungjae Im is de eerste auteur van de studie.