Закачка сточных вод спровоцировала самое сильное землетрясение, считают исследователи

Новое исследование в журнале Geology связывает серию необычных землетрясений в центральной Оклахоме с закачкой сточных вод глубоко под землю. Ученые утверждают, что землетрясение магнитудой 5,7 возле Прага (Оклахома) 6 ноября 2011 года может быть крупнейшим из когда-либо связанных с такой практикой. Это самое сильное землетрясение в истории Оклахомы, ощущавшееся даже в Милуоки на расстоянии более 800 миль, разрушило 14 домов, повредило федеральную трассу и привело к травмам двух человек. В районе продолжаются небольшие подземные толчки.

Современный бум в энергетике США приводит к образованию огромных объемов сточных вод, используемых как при гидроразрыве пласта для добычи сланцевого газа, так и при обычной нефтедобыче. Загрязненная вода часто утилизируется путем закачки в глубокие подземные горизонты, что потенциально может вызывать землетрясения. Вода, связанная с толчками в Праге, была побочным продуктом нефтедобычи и закачивалась в истощенные нефтяные скважины.

Ученые связывают растущее число землетрясений в обычно спокойных районах Арканзаса, Техаса, Огайо и Колорадо с подземной закачкой. За последние четыре года количество землетрясений в центральной части США выросло в 11 раз по сравнению с предыдущими тремя десятилетиями. Национальная академия наук США в своем отчете призвала к дальнейшим исследованиям, чтобы «понять, ограничить и реагировать» на индуцированную сейсмичность.

Землетрясению магнитудой 5,7 предшествовал толчок силой 5,0, за которым последовали тысячи афтершоков. Необычно то, что закачка сточных вод в заброшенные скважины поблизости велась 17 лет без происшествий. Исследователи предполагают, что по мере заполнения водой пластов, ранее занятых нефтью, давление закачки пришлось значительно увеличить. Возросшее давление привело в движение известный разлом Уилзетта. «Когда вы создаете избыточное давление на разлом, вы снижаете напряжение, удерживающее его на месте, и вот тогда происходят землетрясения», — пояснила соавтор исследования Хизер Сэвидж, геофизик из обсерватории Земли Ламонт-Доэрти Колумбийского университета.

Объем закачанной воды был относительно невелик, но он вызвал каскад толчков, приведший к основному землетрясению. «Мы обнаружили здесь нечто важное: неожиданно крупные землетрясения могут возникать из малых систем», — заявил другой соавтор, сейсмолог Джеффри Аберс. Это означает, что «риск индуцирования людьми крупных землетрясений даже при небольших объемах закачки, вероятно, выше», чем считалось ранее.

Данные сейсмографов показали, что первый разрыв по разлому Уилзетта произошел не далее 650 футов от активных нагнетательных скважин. Записи устьевого давления показали, что после 13 лет закачки при нулевом или низком давлении, с 2001 по 2006 год оно выросло более чем в 10 раз.

Геологическая служба Оклахомы пока не дала официального заключения по этой последовательности событий, а закачка сточных вод на площадке продолжается. Сейсмолог службы Остин Холланд заявил, что исследование показывает возможную связь, но мнение службы остается таким: «эти землетрясения могут быть естественного происхождения. Остается много открытых вопросов».

Риск индуцирования землетрясений при закачке жидкости известен с 1960-х годов. Недавние исследования также связывают рост сейсмичности в Арканзасе, рои землетрясений возле аэропорта Даллас-Форт-Уэрт и серию толчков 2011 года в Огайо с работой нагнетательных скважин.

Авторы исследования отмечают, что разломная система Уилзетта все еще находится под напряжением, но регуляторы продолжают разрешать закачку в близлежащие скважины. В идеале закачку следует вести вдали от известных разломов, а компании должны предоставлять детальные данные об объемах и давлении. Также рекомендуется мониторинг пластового давления для выявления предвестников. «Должен быть тщательный мониторинг в регионах с нагнетательными скважинами и протоколы по остановке закачки даже при обнаружении небольших землетрясений», — заключил Аберс.