Gli scienziati rilevano un nuovo tipo di terremoto indotto dall’iniezione di fluidi


Area di studio e terremoti con forma d’onda a frequenza ibrida (EHWs): (a) attività di fratturazione idraulica e sismicità nel nord-est della British Columbia, Canada; l’inserto in alto a destra mostra la posizione geografica dell’area di studio (rettangolo rosso); diamanti blu: pozzi di iniezione di fratturazione idraulica tra il 1° gennaio 2014 e il 31 dicembre 2016, riportati dalla British Columbia Oil and Gas Commission; punti gialli: terremoti durante lo stesso periodo; stelle: terremoti 10 M 4-5 dal 2008; rettangolo nero: area di studio in cui si sono verificati gli EHW; (b, c) confronto tra esempi rappresentativi di un tipico evento indotto (traccia nera) e un EHW (traccia viola); entrambe le forme d’onda sono dalla componente verticale della stazione MG03 con distanza sorgente-stazione comparabile (1. 32 km vs. 1.65 km) e magnitudini comparabili (MW1.5); gli arrivi P/S scelti manualmente sono marcati; il confronto della forma degli impulsi P/S dimostra gli impulsi relativamente più ampi per le EHW; (d, e) le stesse di (b) e (c) ma per le forme d’onda registrate alla stazione MG02; entrambi gli eventi mostrano durate di coda più lunghe con distanze epicentrali leggermente maggiori; nota che anche se entrambi i tipi di eventi hanno durate di coda estese, la EHW contiene una proporzione relativamente maggiore di energia a bassa frequenza nella coda.

L’iniezione di fluidi industriali legati alla produzione non convenzionale di petrolio e gas induce terremoti“, ha detto la dottoressa Rebecca Harrington, ricercatrice presso l’Institut fur Geologie, Mineralogie und Geophysik della Ruhr-Universitat Bochum, e colleghi.

La percezione più comune è probabilmente che gli eventi M4+ generalmente derivano da grandi volumi di fluido legati allo smaltimento delle acque reflue, in particolare negli Stati Uniti centrali e orientali“.

Tuttavia, i terremoti indotti associati all’iniezione di fratturazione idraulica hanno recentemente sfidato la saggezza convenzionale generando successivamente terremoti di magnitudo massima sempre più grandi”.

Utilizzando un array sismico ad alta densità che circonda un pozzo attivo di fratturazione idraulica nella formazione Montney Shale, British Columbia, Canada, riportiamo un nuovo tipo di segnale sismico che può rappresentare una rottura lenta legata all’iniezione di fratturazione idraulica“.

Con una rete di otto stazioni sismiche che circondano il pozzo di iniezione, i ricercatori hanno registrato i dati sismici di 350 terremoti.

Circa il 10% dei terremoti localizzati si è rivelato presentare caratteristiche uniche che suggeriscono che si rompono più lentamente, simile a ciò che è stato precedentemente osservato soprattutto nelle aree vulcaniche.

Rebecca Harrington è un’esperta nell’analisi dei terremoti indotti.

Recentemente, modelli numerici e analisi di laboratorio hanno previsto un processo sulle faglie vicino ai pozzi di iniezione che è stato osservato altrove sulle faglie tettoniche“, hanno detto gli scienziati.

Il processo, chiamato slittamento asismico, inizia come uno slittamento lento che non rilascia alcuna energia sismica“.

Lo slittamento lento può anche causare un cambiamento di stress sulle faglie vicine che le fa scivolare rapidamente e portare a un terremoto“.

La mancanza di energia sismica dello slittamento asismico e le dimensioni delle faglie coinvolte lo rendono difficile da osservare in natura. I ricercatori non sono quindi ancora stati in grado di documentare ampiamente lo slittamento asismico con qualsiasi associazione ai terremoti indotti.”

Il nostro lavoro fornisce prove indirette di carico asismico, e una transizione dallo slittamento asismico a quello sismico“.

Gli autori interpretano i terremoti lenti – soprannominati terremoti con forma d’onda a frequenza ibrida (EHW) – come una forma intermedia di terremoto convenzionale e slittamento asismico – e quindi come prova indiretta che lo slittamento asismico può verificarsi anche nelle vicinanze dei pozzi.

Se capiamo a quale punto il sottosuolo reagisce al processo di fratturazione idraulica con movimenti che non provocano un terremoto e, di conseguenza, non causano danni alla superficie, idealmente potremmo usare questa informazione per regolare la procedura di iniezione di conseguenza“, ha detto il dottor Harrington.

Avevamo supposto che i terremoti indotti si comportassero come la maggior parte degli altri terremoti e avessero più o meno la stessa velocità di rottura di 2-3 km/sec“.

Ma questo non sembra essere sempre il caso. Mentre lo scuotimento di un terremoto convenzionale di magnitudo 1.5 nel nostro set di dati si era spento dopo circa sette secondi, un terremoto EHW della stessa magnitudo ha continuato a tremare per più di dieci secondi“.

I risultati del team appaiono sulla rivista Nature Communications.

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