The fault that produced North Texas' biggest quake could produce an even bigger one, study says

The town that experienced a 4-magnitude earthquake in May 2015 – the stronggest quake ever recorded in North Texas – sits on a fault with the potential to produce an event 10 times larger, suggests a new study led by scientists at Southern Methodist University.

W raporcie stwierdzono również, że istnieją „istotne dowody” na to, że trzęsienie ziemi, które miało miejsce w pobliżu miasta Venus w hrabstwie Johnson, zostało wywołane przez podziemne składowanie ścieków pochodzących z działalności związanej z ropą naftową i gazem.

Badanie to jest najnowszym, które ma na celu zbadanie fali trzęsień ziemi w Północnym Teksasie, która rozpoczęła się w 2008 r. i wygenerowała ponad 200 wstrząsów. Najnowszym powszechnie odczuwalnym wydarzeniem było trzęsienie ziemi o sile 3,1 magnitudy, które nawiedziło okolice Irving i Dallas 25 sierpnia.

U.S. Geological Survey, poparte recenzowanymi badaniami, zakwalifikowało trzęsienia ziemi po 2008 r. jako spowodowane przez człowieka. Ale Railroad Commission of Texas, agencja, która zarówno reguluje, jak i promuje przemysł naftowy i gazowy, nie zaakceptowała ustaleń USGS.

W odpowiedzi na nowe badania, opublikowane 4 września w Journal Geophysys Journal. 4 w Journal of Geophysical Research, Komisja Kolejowa powiedziała przez rzecznika, że jej sejsmolog, Aaron Velasco, nie miał szansy dokładnie przejrzeć dokumentu.

Zespół sejsmologów zidentyfikował dwa wcześniej niepublikowane uskoki w pobliżu Venus i Mansfield, około 30 mil na południowy zachód od Dallas. Badacze stwierdzili, że uskok odpowiedzialny za trzęsienie ziemi w 2015 roku ma co najmniej 4 mile długości i może potencjalnie wywołać trzęsienie ziemi o sile 5 lub więcej magnitud, jeśli pęknie na całej długości.

„Nie należy tego traktować jako 'trzęsienie ziemi o magnitudzie 5 nastąpi na tym uskoku'”, powiedziała Heather DeShon z SMU, która kierowała nowymi badaniami. Do tej pory uskok pękł tylko w mniejszych częściach i może nigdy nie dojść do większego wydarzenia, powiedziała.

Trzęsienia ziemi tej wielkości są uważane za umiarkowane i zazwyczaj nie powodują poważnych szkód majątkowych. Jednak trzęsienie ziemi o sile 5 magnitud, które nawiedziło Cushing w Oklahomie w listopadzie, spowodowało, że kilka ceglanych budynków, które są szczególnie podatne na uszkodzenia spowodowane trzęsieniem ziemi, zostało przeznaczonych do rozbiórki. Przynajmniej jeden z tych budynków później zawalił się, a inne zostały zburzone, powiedział Jacob Walter, sejsmolog stanowy Oklahomy, który przyczynił się do powstania tego dokumentu, gdy był na Uniwersytecie Teksańskim w Austin w Instytucie Geofizyki.

Ponieważ trzęsienia ziemi w Północnym Teksasie i Oklahomie są płytsze niż typowe trzęsienia naturalne, mogą być silniej odczuwane w pobliżu epicentrum.

DeShon, Walter i ich koledzy odkryli również, że trzęsienie o sile 4 magnitudy stanowi kulminację serii coraz większych trzęsień ziemi wzdłuż tego samego uskoku, która rozpoczęła się dekadę temu, około półtora roku po tym, jak firmy zaczęły odprowadzać ścieki w północno-wschodnim Johnson County. Według badań, do maja 2015 r. magnituda trzęsień ziemi rosła wraz z objętością wstrzyknięć.

Dla DeShona oznacza to, że wyłączenie poszczególnych odwiertów prawdopodobnie nie wpłynie na wielkość lub częstotliwość trzęsień ziemi.

„Z punktu widzenia łagodzenia skutków, trzeba zacząć myśleć w kategoriach skumulowanej historii wstrzykiwania w regionach,” powiedziała.

Dyrektor ds. zarządzania kryzysowego w hrabstwie Johnson, Jamie Moore, powiedział, że hrabstwo uwzględniło trzęsienia ziemi w swoich planach, ale tornada i powodzie miały pierwszeństwo z powodu ograniczonych zasobów. „Skupiamy się na tym, co jest najbardziej prawdopodobne scenariusze, niekoniecznie najbardziej szkodliwe,” powiedział. Obawia się, że trzęsienie ziemi może przesunąć gazociągi i spowodować wyciek. Ale, ponieważ hrabstwo Johnson jest domem dla gęstej sieci studni i rurociągów, pierwsi respondenci są przygotowani na takie sytuacje, powiedział.

Moore zasugerował, że trzęsienia ziemi są bardziej kwestią polityczną niż zarządzania kryzysowego. „To zupełnie odrębna kwestia, czy jako społeczeństwo chcemy żyć z drobnymi trzęsieniami ziemi, które są bardzo dziwne i z pewnością bardzo zauważalne”, powiedział.

Trzęsienie ziemi o sile 4 magnitudy, które wstrząsnęło Venus 7 maja 2015 r., wygenerowało powódź telefonów do biura Moore’a, ale tylko jeden raport o stosunkowo niewielkich szkodach: blok podtrzymujący mobilny dom pękł.

Trzęsienie ziemi o magnitudzie 5 byłoby 10 razy większe niż trzęsienie ziemi o magnitudzie 4 i uwolniłoby 32 razy więcej energii.

Nowe badania sugerują, że ciśnienie z zatłaczania ścieków w hrabstwie Johnson wywołało trzęsienie ziemi o magnitudzie 4 w maju 2015 roku. Firmy energetyczne polegają na studniach ściekowych, aby pozbyć się płynu pozostałego po szczelinowaniu hydraulicznym i innych technikach wydobycia ropy i gazu. Hrabstwo Johnson, które znajduje się na szczycie bogatego w gaz łupka Barnett, jest jednym z najgęstszych regionów w USA pod względem ilości studni do odprowadzania ścieków, z ponad pięcioma na każde 2 mile kwadratowe. Studnie do usuwania odpadów i wydobycia gazu stanowią kropkę nad i, czasami ukryte za drzewami, ale często wznoszące się wśród nowych osiedli i wzdłuż dróg.

Aby wydobyć gaz, firmy wtłaczają miliony galonów wody, piasku i chemikaliów do studni, aby złamać łupki. Gdy gaz przemieszcza się ze skały z powrotem w górę studni, płyn szczelinujący i naturalne wody gruntowe przemieszczają się wraz z nim. Firmy oddzielają ropę i gaz od ścieków, a następnie transportują je do studni, gdzie płyn jest wstrzykiwany głęboko pod ziemię, gdzie jest mniej prawdopodobne, że zanieczyści glebę i wodę pitną.

Badania sięgające lat 60-tych XX wieku wykazały, że ciśnienie powstałe w wyniku wstrzykiwania ścieków może powodować obsuwanie się uskoków i trzęsienia ziemi. Ostatnio naukowcy dowiedzieli się, że tylko niewielki procent uskoków – tych zorientowanych we właściwym kierunku w stosunku do naturalnych naprężeń w ziemi – może się w takich przypadkach obsunąć.

Ten rzadki zestaw okoliczności zbiegł się w Venus 7 maja 2015 roku. W odpowiedzi Komisja Kolejowa wysłała inspektorów na ten obszar, aby sprawdzili studnie i rurociągi pod kątem uszkodzeń i poprosiła operatorów pięciu studni znajdujących się najbliżej epicentrum o tymczasowe zamknięcie i przeprowadzenie testów ciśnieniowych. Komisja wydała następnie oświadczenie, w którym stwierdziła, że nie ma „żadnych rozstrzygających dowodów” wiążących studnie z trzęsieniem ziemi.

Naukowcy z Uniwersytetu Stanu Massachusetts przeanalizowali dane z tych testów i stwierdzili, że ciśnienie wokół studni było wystarczająco wysokie, aby wywołać trzęsienie ziemi. Pomimo publicznego odrzucenia powiązań pomiędzy wstrzykiwaniem ścieków a trzęsieniem ziemi, Komisja Kolejowa prywatnie poprosiła jednego z operatorów odwiertów, Metro Saltwater Disposal, o zamknięcie odwiertu na mniejszej głębokości. Inny operator, EOG Resources, zaprzestał wstrzykiwania ścieków do jednego ze swoich odwiertów po maju 2015 r., zgodnie z publicznymi danymi dostępnymi na stronie Komisji Kolejowej. Od tego czasu zatkał tę studnię i sprzedał swoje aktywa gazu ziemnego w hrabstwie Johnson, według rzecznika firmy.

W listopadzie komisarz Railroad Ryan Sitton zbliżył się do publicznego zaakceptowania związku między odprowadzaniem ścieków a trzęsieniem ziemi. Powiedział, że związek ten jest szczególnie prawdopodobny w hrabstwie Johnson. „Widziałem wiarygodne dane i naukę od operatorów, które prowadzą mnie do przekonania, że istnieje podwyższone ryzyko sejsmiczności związane z usuwaniem odpadów, a zatem uzasadniają dodatkowe dochodzenie”, powiedział w przygotowanym oświadczeniu.

Takie dochodzenie, zasugerował, mogłoby pochodzić z Biura Geologii Gospodarczej UT-Austin, które obsługuje TexNet, nową teksańską sieć sejsmiczną finansowaną przez państwo i jest gospodarzem sponsorowanego przez przemysł Centrum Zintegrowanych Badań Sejsmiczności, lub CISR.

Peter Hennings, główny badacz CISR, nazwał nowe badania „cennym wkładem w zrozumienie trzęsień ziemi w hrabstwie Johnson” i powiedział, że związek między trzęsieniem ziemi a odwiertami jest „rozsądny”, ale niekompletny w oczekiwaniu na bardziej ostateczne badania. Jego grupa bada również uskoki w rejonie Dallas-Fort Worth i ich potencjał do wywoływania trzęsień ziemi, a wyniki tych badań zostaną opublikowane w grudniu.

Dodał, że zmniejszenie ilości ścieków wstrzykiwanych w ciągu ostatnich pięciu lat w hrabstwie Johnson sugeruje, że silniejsze trzęsienie ziemi jest teraz mniej prawdopodobne, ale nie można go wykluczyć. Odkąd Oklahoma zaczęła zmniejszać ilość wstrzykiwanych ścieków, odnotowała kilka większych trzęsień ziemi, nawet gdy ogólny wskaźnik trzęsień ziemi się zmniejszył.

Z tego powodu, napisała DeShon i jej koledzy, trzęsienie ziemi z 7 maja 2015 roku „może nie być ani ostatnim, ani największym trzęsieniem ziemi w tej sekwencji.”

Czytaj dalej: Dlaczego Teksas nie chce przyznać, że ścieki z frackingu powodują trzęsienia ziemi

Więcej.