Исследование картирует изменения напряжений вокруг разлома, активированного гидроразрывом пласта

Исследователям удалось наблюдать изменения напряжений до и во время землетрясения, индуцированного гидроразрывом пласта (ГРП) в Альберте, Канада, с помощью явления, называемого сейсмической анизотропией. Сейсмическая анизотропия относится к изменениям скорости сейсмических волн в зависимости от «структуры» горных пород, через которые они проходят. Ученые пришли к выводу, что картина изменений анизотропии на канадской площадке, скорее всего, была создана сетью растягивающих гидроразрывов, образовавшихся во время закачки жидкости (Seismological Research Letters).

Международная исследовательская группа проанализировала изменения анизотропии, наблюдавшиеся в 300 сейсмических событиях, зарегистрированных плотной сейсмической сетью из 98 станций геофонов, установленной для мониторинга ГРП в сланцевой формации Дюверне в районе Фокс-Крик (Альберта). ГРП в этом регионе вызвал несколько индуцированных землетрясений, включая событие магнитудой 4.1, произошедшее во время исследования. «Этот случай особенно интересен, потому что, хотя ГРП проводился в сланцевой формации Дюверне, наблюдаемая сейсмичность происходила в вышележащей формации Вабамун, на 300 метров выше зоны ГРП», — пояснила Надин Игонин из Техасского университета в Остине.

Исследователи обнаружили, что сила сейсмической анизотропии систематически увеличивалась в одних областях и уменьшалась в других вокруг нагнетательной скважины ГРП. Сравнение наблюдаемой анизотропии с моделями изменения напряжений показало, что эти изменения больше всего соответствуют сценарию формирования сети гидроразрывов после закачки жидкости, особенно в случае, когда их рост был ограничен пересечением с существующим разломом в регионе.

Используя эту информацию для оценки изменений напряжений в гипоцентре землетрясения магнитудой 4.1, модель Игонин и ее коллег показала значительное изменение напряжений, связанное с разрушением разлома, за 24 часа до землетрясения. Возможность отслеживать такие изменения напряжений со временем может быть полезной для управления и смягчения индуцированной сейсмичности не только при ГРП, но и при закачке сточных вод, хранении углерода и производстве усовершенствованной геотермальной энергии.