Wissenschaftler entdecken die Quelle der mysteriösen Erdbeben

Neue Forschungsergebnisse deuten darauf hin, dass die hydraulische Frakturierung selbst mit flüssigem Kohlendioxid kleine Erschütterungen verursacht, die bisher nicht eindeutig dem Prozess zugeordnet werden konnten. Während CO2-Fracking Kohlenstoff binden kann, was der Umwelt zugute kommt, können sowohl CO2 als auch wasserbasiertes Hydrofracking zu diesen Erschütterungen führen, mit dem Potenzial für größere, schädliche Erdbeben.

Neue Forschungsergebnisse haben bestätigt, dass Hydrofracking für langsame, kleine Erdbeben oder Erschütterungen verantwortlich ist, die bisher ungeklärt waren. Erschütterungen werden durch dieselben Prozesse erzeugt, die große, verheerende Erdbeben auslösen können.

Bei der hydraulischen Frakturierung werden Flüssigkeiten gewaltsam in den Untergrund injiziert, um Öl und Erdgas zu fördern. Während es normalerweise mit Abwasser durchgeführt wird, wurden in dieser speziellen Studie die Ergebnisse bei der Verwendung von flüssigem Kohlendioxid untersucht. Diese Methode drückt den Kohlenstoff tiefer in die Erde und verhindert so, dass er zur atmosphärischen Wärmespeicherung beiträgt.

Mit etwas SchätzungenDas Cracken von Kohlendioxid könnte jährlich so viel Kohlenstoff einsparen wie eine Milliarde Sonnenkollektoren. Es ist vorteilhaft für die Umwelt, beim Fracking flüssiges Kohlendioxid zu verwenden, im Vergleich zu Abwasser, das keinen Kohlenstoff aus der Atmosphäre fernhält.

„Da diese Studie den Prozess der unterirdischen Kohlenstoffbindung untersucht, könnte es positive Auswirkungen auf die Nachhaltigkeit und die Klimawissenschaft geben“, sagte Abhijit Ghosh, Assistenzprofessor für Geophysik an der University of California, Riverside und Mitautor der Studie Tagebuch. Wissenschaften.

Da Kohlendioxid eine Flüssigkeit ist, gelten die Ergebnisse dieser Studie laut Ghosh mit ziemlicher Sicherheit für das hydraulische Fracking mit Wasser. Beides kann zu Zittern führen.

Auf einem Seismographen sehen Erdbeben und normale Erschütterungen unterschiedlich aus. Große Erdbeben verursachen starke Erschütterungen mit Impulsen hoher Amplitude. Das Zittern ist sanfter, steigt langsam mit einer viel geringeren Amplitude über das Hintergrundgeräusch an und nimmt dann langsam ab.

Schiefergas-Bohrplattform (Fracking) in der Nähe von Alvarado, Texas. Bildnachweis: Loadmaster (David R. Tribble)

„Wir freuen uns, dass wir diese Erschütterungen nun nutzen können, um die Bewegung von Flüssigkeiten aus der hydraulischen Frakturierung zu verfolgen und die Bewegung von Verwerfungen aufgrund der Flüssigkeitsinjektion zu überwachen“, sagte Ghosh.

Zuvor gab es unter Seismologen Kontroversen über die Quelle von Erdbeben. Während einige Veröffentlichungen argumentierten, dass die Bebensignale durch große Erdbeben verursacht wurden, die sich Tausende von Kilometern entfernt ereigneten, gingen andere davon aus, dass sie möglicherweise durch Lärm verursacht wurden, der durch menschliche Aktivitäten wie die Bewegung von Zügen oder Industriemaschinen verursacht wurde.

„Seismometer sind nicht intelligent. Man kann einen Lastwagen in die Nähe fahren oder einen mit dem Fuß treten, und er wird diese Vibrationen aufzeichnen“, sagte Ghosh. „Deshalb wussten wir lange Zeit nicht genau, ob die Signale miteinander in Zusammenhang stehen.“ zur Flüssigkeitsinjektion.“

Um die Quelle zu bestimmen, verwendeten die Forscher Seismometer, die rund um eine hydraulische Frakturierungsstelle in Wellington, Kansas, installiert waren. Die Daten deckten den gesamten Zeitraum der Fracking-Injektion von sechs Monaten sowie einen Monat vor und einen Monat nach der Injektion ab.

Nach der Eliminierung des Hintergrundrauschens zeigte das Team, dass die verbleibenden Signale unter der Erde erzeugt wurden und nur während der Flüssigkeitseinspritzung auftraten. „Wir haben weder vor noch nach der Injektion ein Zittern festgestellt, was darauf hindeutet, dass das Zittern damit zusammenhängt“, sagte Ghosh.

Es ist seit einiger Zeit bekannt, dass hydraulisches Brechen größere Erdbeben hervorrufen kann. Um zu verhindern, dass Verwerfungen in den Untergrund rutschen und Erschütterungen verursachen, besteht eine Möglichkeit darin, die hydraulische Frakturierung zu stoppen. Da dies unwahrscheinlich ist, ist es laut Ghosh wichtig, diese Aktivitäten zu überwachen, um zu verstehen, wie sich ihre Gesteine ​​verformen, und um die Bewegung von Flüssigkeiten nach der Injektion zu verfolgen.

Modellierungsexperimente können durchgeführt werden, um Unternehmen bei der Bestimmung zu helfen, welche Flüssigkeitseinspritzdrücke nicht überschritten werden sollten. Durch die Einhaltung dieser Grenzen wird sichergestellt, dass sich Flüssigkeiten nicht in Richtung großer unterirdischer Verwerfungen bewegen, was zu schädlicher seismischer Aktivität führen würde. Allerdings sind nicht alle Fehler behoben.

„Wir können diese Art von Experiment nur dann modellieren, wenn wir wissen, dass ein Fehler vorliegt. Es ist möglich, dass es Fehler gibt, von denen wir nichts wissen, und in diesen Fällen können wir nicht vorhersagen, was passieren wird“, sagte Ghosh.

Referenz: „Jittersignale während der Flüssigkeitseinspritzung werden durch Verwerfungsschlupf erzeugt“ von Shanku Neogi, Abhijit Ghosh, Abhash Kumar und Richard W. Hammack, 3. August 2023, Wissenschaften.
doi: 10.1126/science.adh1331