Ta strona używa plików cookies, aby zapewnić najlepszą jakość korzystania z naszego serwisu oraz do celów analitycznych. Klikając "Akceptuję", wyrażasz zgodę na używanie wszystkich plików cookies. Możesz również odrzucić zgodę, co spowoduje zablokowanie plików cookies analitycznych. Więcej informacji znajdziesz w naszej Polityce Prywatności.
Małe wstrząsy często poprzedzają większe trzęsienia związane z frackingiem, ale nie zawsze ostrzegają
W 71 z 77 analizowanych wstrząsów związanych ze szczelinowaniem hydraulicznym wcześniej wystąpiły mniejsze wstrząsy.
Wstrząsy poprzedzające pojawiały się w promieniu 5 kilometrów i w ciągu 5 dni przed silniejszym zdarzeniem.
W 8 procentach przypadków nie było takiego sygnału, więc system ostrzegania może przejść od zielonego światła od razu do czerwonego.
Naukowcy przedstawiają trzy możliwe mechanizmy, ale nie rozstrzygają, który z nich odpowiada za poszczególne zdarzenia.
Sponsorowane
Odkryj rewolucyjną metodę nauki języków
Sprawdź jak w 30 dni opanować podstawy dowolnego języka obcego bez wychodzenia z domu.
Małe drżenia ziemi mogą ostrzegać, że działalność człowieka, taka jak szczelinowanie hydrauliczne, zwiększyła naprężenia w podziemnych uskokach na tyle, by wywołać silniejszy wstrząs. Analiza dekady danych sejsmicznych z zachodniej części Kanadyjskiego Basenu Osadowego wykazała, że 92 procent wstrząsów związanych ze szczelinowaniem hydraulicznym poprzedzały mniejsze wstrząsy. Wynik może być użyteczny dla operatorów, którzy w razie pojawienia się takiego sygnału mogą zatrzymać wtłaczanie płynów. Nie jest to jednak niezawodny system prognozowania. W części przypadków silniejszy wstrząs pojawia się bez wcześniejszego ostrzeżenia, a sama obecność małych wstrząsów nie wyjaśnia jeszcze dokładnie, co dzieje się w głębi ziemi.
W większości przypadków pojawiało się ostrzeżenie
Badanie zespołu Bei Wanga z Zhejiang University of Technology, opublikowane 27 sierpnia w czasopiśmie Science, dotyczy wstrząsów wywołanych wtłaczaniem płynów do podłoża. Takie operacje są stosowane między innymi podczas frackingu, przy projektach związanych z ulepszoną energią geotermalną oraz przy zatłaczaniu ścieków. Większość powstających w ten sposób wstrząsów jest niewielka, ale niektóre mogą być odczuwalne przez mieszkańców i powodować szkody. Dlatego wstrząsy poprzedzające, określane w literaturze także jako foreshock
Słownik artykułu
Pojęcia, które warto znać
Krótkie objaśnienia terminów występujących w tekście. Każde hasło prowadzi do szerszej definicji i przykładów użycia.
, są ważne nie tylko dla sejsmologów. Mogą stanowić krótkoterminowy sygnał, że dalsze wtłaczanie płynów zwiększa ryzyko silniejszego zdarzenia.
Analiza obejmowała około 70 000 wstrząsów z zachodniej Kanady z lat 2014 do 2024.
Naukowcy wyodrębnili 77 wstrząsów głównych o magnitudzie co najmniej 3, które powiązano ze szczelinowaniem hydraulicznym.
Wstrząsy poprzedzające wystąpiły przed 71 z tych 77 zdarzeń, czyli w 92 procentach przypadków.
Liczba małych wstrząsów była bardzo różna, od pojedynczego zdarzenia do około 700 wstrząsów przed jednym wstrząsem głównym.
Jak przeprowadzono analizę danych sejsmicznych
Badacze przeanalizowali dane sejsmiczne z zachodniej Kanady, obejmujące około 70 000 wstrząsów z dziesięciu lat. Spośród nich wybrali 77 wstrząsów głównych o magnitudzie co najmniej 3 i powiązali je z działalnością związaną ze szczelinowaniem hydraulicznym. Następnie sprawdzili, czy w promieniu 5 kilometrów od każdego zdarzenia oraz w ciągu pięciu dni przed nim wystąpiły mniejsze wstrząsy. Tak zdefiniowane wstrząsy poprzedzające znaleziono przed 71 wstrząsami głównymi. Oznacza to, że w badanym zbiorze w większości przypadków istniał sygnał, który mógłby uruchomić procedurę zatrzymania lub ograniczenia wtłaczania płynów.
Ryan Schultz, sejsmolog z ETH Zurich, który nie uczestniczył w badaniu, ocenia, że taki wynik wskazuje na praktyczną wartość monitorowania małych wstrząsów. Operatorzy mogliby otrzymać czas na reakcję przed wystąpieniem silniejszego zdarzenia. Jednocześnie 71 z 77 przypadków oznacza, że sześć wstrząsów głównych pojawiło się bez wstrząsu poprzedzającego spełniającego przyjęte kryteria. W przybliżeniu jest to 8 procent analizowanych zdarzeń. Właśnie ta grupa pokazuje ograniczenie metody: nie zawsze da się przejść przez etap ostrzegawczy, a brak małych wstrząsów nie gwarantuje bezpieczeństwa.
Trzy możliwe drogi do silniejszego wstrząsu
Autorzy badania przedstawiają trzy ogólne scenariusze, w których wtłaczanie płynów może prowadzić najpierw do wstrząsów poprzedzających, a później do wstrząsu głównego. W pierwszym płyny stopniowo osłabiają główny uskok, powodując jego powolne przemieszczanie się. W drugim zwiększają naprężenia w całym regionie do momentu nagłego zerwania. W trzecim uruchamiają sekwencję zdarzeń przypominającą efekt domina, w której poślizg na jednym uskoku wpływa na kolejne uskoki. Każdy z tych scenariuszy opisuje inną drogę od działalności przemysłowej do nagromadzenia i uwolnienia energii w podłożu.
Są to jednak hipotezy dotyczące mechanizmu, a nie rozstrzygnięcie, jak powstał każdy z analizowanych wstrząsów. Schultz zwraca uwagę, że idee dotyczące wzajemnego oddziaływania wstrząsów są obecne w badaniach sejsmologicznych od lat 90., ale nadal nie wiadomo, jak często poszczególne mechanizmy odpowiadają za obserwowane sekwencje. Różne systemy geologiczne mogą reagować na wtłaczanie płynów w odmienny sposób. Sama liczba wstrząsów poprzedzających nie wystarcza więc do określenia, czy silniejsze zdarzenie jest nieuchronne ani do dokładnego przewidzenia jego magnitudy.
Protokół świateł pomaga, ale nie usuwa ryzyka
Władze regulacyjne w różnych krajach stosują tak zwany protokół sygnalizacji świetlnej, czyli traffic-light protocol. Zielone światło oznacza, że operacje mogą być kontynuowane. Gdy aktywność sejsmiczna rośnie i wskazuje na możliwość silniejszego wstrząsu, pojawia się żółte światło, które powinno skłonić operatorów do zatrzymania wtłaczania. Czerwone światło oznaczałoby przekroczenie poziomu ryzyka, którego nie można zaakceptować. Problem opisany w badaniu polega na tym, że w części przypadków system może przeskoczyć od zielonego światła od razu do czerwonego. Brak wstrząsów poprzedzających nie daje wystarczającego czasu na reakcję.
Dla zrozumienia tego ryzyka potrzebny jest możliwie szeroki dostęp do danych sejsmicznych i informacji o tempie oraz skali wtłaczania płynów. Takie dane są zbierane przez firmy prowadzące operacje, ale zasady ich udostępniania różnią się w zależności od kraju, a w Stanach Zjednoczonych także od stanu. Lepszy dostęp pozwoliłby sprawdzić, jakie warunki poprzedzają silniejsze wstrząsy i kiedy małe zdarzenia rzeczywiście zapowiadają większe. W praktyce procedury muszą także określać, jaki poziom możliwych szkód jest nieakceptowalny, aby zatrzymanie operacji nastąpiło z wyprzedzeniem, a nie dopiero po wystąpieniu poważnego wstrząsu.
Związek między wtłaczaniem płynów a aktywnością sejsmiczną jest znany od lat. Jedno z badań z 2015 roku dostarczyło pierwszych rozstrzygających dowodów, że fracking wywołał dziesiątki wstrząsów w Ohio. Innym przykładem jest wstrząs o magnitudzie 5,6, który w 2022 roku odczuli mieszkańcy okolic Peace River w kanadyjskiej Albercie. Według źródła został on zainicjowany przez zatłaczanie ścieków podczas działalności związanej z wydobyciem ropy. Nowe badanie nie dowodzi, że każdy taki epizod można przewidzieć. Pokazuje natomiast, jak często małe wstrząsy pojawiały się przed silniejszymi zdarzeniami oraz dlaczego monitoring powinien być łączony z ostrożnymi, opartymi na ryzyku decyzjami operacyjnymi.
