Геологи выяснили, что неглубокое закачивание сточных вод вызывает глубокие землетрясения в Техасе

Геологи из Виргинского технологического университета установили, что именно неглубокое закачивание сточных вод, а не глубокое, может вызывать широкомасштабную сейсмическую активность на больших глубинах в районах добычи нефти и газа нетрадиционными методами.

Результаты исследования, финансируемого Министерством энергетики США, опубликованы 10 мая в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences. Учёные сосредоточились на бассейне Делавэр в западном Техасе. С 2010 года в этом регионе произошёл значительный рост неглубокой закачки сточных вод (рассола — токсичного побочного продукта добычи) и широкомасштабной глубокой сейсмичности, включая недавнее событие магнитудой 5.0. Большинство землетрясений были относительно небольшими, но некоторые ощущались на обширной территории.

Это открытие важно, поскольку оно выводит на первый план пороупругие напряжения как основной механизм, вызывающий землетрясения во всём бассейне. «Довольно интересно, что закачка выше толстого, в целом низкопроницаемого сланцевого резервуара может индуцировать землетрясение в глубоком фундаменте, несмотря на минимальную гидравлическую связь», — отмечает ведущий автор исследования Гуан Чжай. Пороупругость описывает взаимодействие между потоком жидкости и деформацией твёрдого тела в пористой формации.

Используя анализ данных и компьютерное моделирование, команда воспроизвела картину закачки больших объёмов жидкости в песчаниковые формации с 2010 по 2020 год. Модель учитывала механические свойства горных пород в бассейне Делавэр. Учёные обнаружили, что землетрясения в основном происходят там, где из-за неглубокой закачки возрастает напряжение на глубине. Это указывает на причинно-следственную связь между глубокими землетрясениями и неглубоким закачиванием жидкости посредством передачи упругих напряжений.

«Изменение напряжений на глубине чувствительно к свойствам неглубокого водоносного горизонта, особенно к гидравлической диффузивности, которая описывает лёгкость потока жидкости в пористой среде», — поясняет соавтор Майкл Манга. Исследование показывает, что тектонические условия также предопределяют магнитуду и вероятность землетрясения. Эта работа предлагает жизнеспособный способ оценки индуцированной сейсмической опасности с учётом как природных, так и человеческих факторов.