Оклахома — лаборатория для исследования землетрясений, вызванных деятельностью человека

В 2016 году серия землетрясений в Оклахоме нанесла значительный ущерб домам и предприятиям. Эти события стали частью беспрецедентного роста сейсмической активности в регионе, вероятно, вызванного увеличением объемов закачки сточных вод от нефтегазодобычи. Такие землетрясения, как магнитудой 5.1 в Фэйрвью (февраль 2016), 5.0 в Кашине (ноябрь 2016) и самое сильное в истории штата магнитудой 5.8 в Пони (сентябрь 2016), сделали Оклахому полигоном для изучения индуцированной сейсмичности.

Исследования этих событий стали возможны благодаря новым сейсмическим станциям, развернутым Геологической службой Оклахомы (Oklahoma Geological Survey) и другими организациями. Они позволили сейсмологам детально изучить форшоки, афтершоки и последовательности землетрясений. Все три крупных землетрясения 2016 года, по-видимому, связаны с закачкой сточных вод, но имеют ключевые различия в последовательности и времени возникновения, зависящие от изменений скорости инжекции. Исследователи отмечают, что в районе Кашина нельзя исключить землетрясение магнитудой до 5.7 из-за огромного объема закачанной жидкости — около 14.5 млн кубометров.

Сложность прогнозирования и смягчения последствий таких землетрясений связана с неоднородной активностью форшоков, разрывом ранее не нанесенных на карту разломов и большими расстояниями (более 10 км) от эпицентров до мест интенсивной закачки. Например, землетрясение в Пони произошло на серии небольших «скрытых» сегментов разломов, активированных из-за изменений порового давления. Механизмы индуцирования сейсмичности включают изменение давления в порах и трещинах пород или перераспределение напряжений, что может вызывать кластеры землетрясений даже на расстоянии 40–50 км от мест инжекции.

Расчеты показывают, что давление закачки в 45% случаев равно или превышает давление, необходимое для смещения по разломам, залегающим на глубине около 3 км. Ученые предполагают, что риски можно минимизировать, увеличивая расстояние между местами закачки и этим слабонапорным слоем коренных пород.