اكتشف العلماء مصدر الاهتزازات الأرضية الغامضة

يؤكد بحث جديد أن التكسير الهيدروليكي هو المسؤول عن الزلازل أو الهزات الأرضية البطيئة أو الصغيرة غير المبررة سابقًا. تحدث الهزات بسبب نفس العمليات التي يمكن أن تنتج زلازل كبيرة ومدمرة.

التكسير الهيدروليكي هو عملية إجبار السوائل الموجودة تحت سطح الأرض على استعادة النفط والغاز الطبيعي. وبينما يتم تنفيذ ذلك عادةً باستخدام مياه الصرف الصحي، فقد بحثت هذه الدراسة تحديدًا في التأثيرات عند استخدام ثاني أكسيد الكربون السائل. تعمل هذه الطريقة على دفع الكربون إلى عمق الأرض، مما يمنعه من المساهمة في احتباس حرارة الغلاف الجوي.

ببعض التقييماتيمكن لتكسير ثاني أكسيد الكربون أن يوفر قدرًا من الكربون يعادل ما يوفره مليار لوح شمسي سنويًا. وهو أكثر صداقة للبيئة بفضل ثاني أكسيد الكربون السائل من مياه الصرف الصحي، ولا يزيل الكربون من الغلاف الجوي.

وقال أبهيجيت غوش، الأستاذ المشارك في الجيوفيزياء بجامعة كاليفورنيا في ريفرسايد والمؤلف المشارك للدراسة في المجلة: “قد يكون لهذه الدراسة آثار إيجابية على الاستدامة وعلوم المناخ لأنها تدرس عملية عزل الكربون تحت الأرض”. علوم.

ومع ذلك، قال غوش، لأن ثاني أكسيد الكربون سائل، فإن نتائج هذه الدراسة تنطبق على التكسير الهيدروليكي بالماء. وكلاهما من المرجح أن يسبب الهزات.

على مخطط الزلازل، تبدو الزلازل والهزات المنتظمة مختلفة. الزلازل الكبيرة تسبب هزات حادة ذات نبضات عالية السعة. يكون الارتعاش سلسًا جدًا، ويرتفع ببطء فوق ضوضاء الخلفية بسعة منخفضة جدًا ثم يتراجع ببطء.

منصة حفر الغاز الصخري (التكسير) بالقرب من ألفارادو، تكساس. الائتمان: Loadmaster (ديفيد ر. تريبل)

وقال غوش: “نحن متحمسون الآن لأن نكون قادرين على استخدام هذه الهزات لتتبع حركة السوائل من التكسير وحركة العيوب الناتجة عن حقن السوائل”.

وفي وقت سابق، كان هناك جدل بين علماء الزلازل حول مصدر الزلزال. وبينما جادلت بعض الأوراق البحثية بأن إشارات الهزة جاءت من زلازل كبيرة تحدث على بعد آلاف الأميال، اعتقد آخرون أنها يمكن أن تكون ضجيجًا ناتجًا عن نشاط بشري، مثل حركة القطارات أو الآلات الصناعية.

“أجهزة قياس الزلازل ليست ذكية. وقال غوش: “يمكنك قيادة شاحنة قريبة أو الركل بقدمك وسوف تسجل هذا الاهتزاز. ولهذا السبب لم نعرف لفترة ما إذا كانت الإشارات مرتبطة بحقن السائل”.

ولتحديد مصدرها، استخدم الباحثون أجهزة قياس الزلازل المثبتة حول موقع التكسير الهيدروليكي في ويلينغتون، كانساس. تغطي البيانات كامل فترة حقن التكسير لمدة ستة أشهر، بالإضافة إلى شهر واحد قبل الحقن وشهر واحد بعده.

وبعد التخلص من الضوضاء الخلفية، أظهر الفريق أن الإشارات المتبقية تم توليدها تحت الأرض ولم تظهر إلا عند حدوث حقن السوائل. وقال غوش: “لم نكتشف الهزات قبل وبعد الحقن، مما يشير إلى أن الهزات مرتبطة بها”.

من المعروف منذ بعض الوقت أن التكسير الهيدروليكي يسبب زلازل كبيرة. أحد الخيارات هو وقف التكسير الهيدروليكي لمنع الصدوع من الانزلاق تحت الأرض، أو التسبب في الهزات. ولأن هذا غير مرجح، يقول غوش إنه من المهم مراقبة هذه الخطوات لفهم كيفية تشوه الصخور وتتبع حركة السوائل بعد الحقن.

يمكن لتجارب النمذجة أن تساعد الشركات في تحديد ضغوط حقن السوائل التي لا ينبغي أن تكون مرتفعة جدًا. ويساعد البقاء ضمن هذه الحدود على ضمان عدم تحرك السوائل تحت الأرض نحو الصدوع الكبرى، مما يؤدي إلى نشاط زلزالي ضار. ومع ذلك، لم يتم تعيين كافة الأخطاء.

وقال غوش: “لا يمكننا نمذجة هذا النوع من التجارب إلا إذا كنا نعرف بالفعل أن هناك خطأ. قد تكون هناك أخطاء لا نعرف عنها، وفي تلك الحالات، لا يمكننا التنبؤ بما سيحدث”.

المرجع: شانجو نيوجي، وأبهيجيت غوش، وأباش كومار، وريتشارد دبليو. هاموك، 3 أغسطس 2023، “إشارات الارتعاش أثناء الحقن السريع الناتجة عن المحاذاة غير الصحيحة” علوم.
دوى: 10.1126/science.adh1331