Ученые установили, как фрекинг вызывает землетрясения

Команда сейсмологов и геофизиков из Университета Дэлхаузи и Университета Калгари в Канаде провела исследование, направленное на понимание физических механизмов землетрясений, вызванных гидравлическим разрывом пласта. Этот метод широко используется для добычи углеводородов (основные источники углеводородов — нефть, природный и сланцевый газ, каменный уголь. — Прим. +1). О результатах исследования рассказывает Phys.org.

Гидравлический разрыв пласта (фрекинг) представляет собой закачку смеси воды, песка и химикатов в ствол скважины под высоким давлением, чтобы создать трещины в породах пласта и использовать их для добычи нефти и газа. Ученые обнаружили, что впрыск жидкости для фрекинга может привести к медленному смещению пород по поверхности разрыва. Это может создать достаточную нагрузку на другой, отдаленный участок разлома для того, чтобы он сдвинулся и вызвал землетрясение.

«Такая работа позволяет нам лучше понять это явление и в конечном итоге может привести к улучшению правил и методов гидроразрыва пласта, — сказал соавтор исследования Дмитрий Гарагаш, профессор Университета Дэлхаузи. — Разработанная физико-математическая модель ошибочного смещения в ответ на изменения, вызванные фрекингом, может улучшить прогнозирование событий такого типа, а также предложить новые стратегии мониторинга и смягчения последствий».

Группа исследователей, возглавляемая доктором Томасом Эйром, научным сотрудником Университета Калгари, изучала достаточно сильные подземные толчки в Канаде, которые ощущались в близлежащих населенных пунктах. Среди них — землетрясение магнитудой 4,2 балла в начале этого года в районе города Рэд-Дир (штат Альберта) и землетрясение магнитудой 4,5 балла в прошлом году в районе форта Сент-Джон (штат Британская Колумбия). Ученые проанализировали набор сейсмических и геологических данных, часть которых собрали во время землетрясения магнитудой 4,1 балла, вызванного гидроразрывом 12 января 2016 года недалеко от города Фокс Крик в Альберте.

Согласно предыдущим исследованиям, сдвиг в сланцевых пластах, в которых производится фрекинг, якобы происходит слишком медленно, чтобы вызвать землетрясение. Но теперь ученые установили, что это медленное смещение может изменить условия разлома на расстоянии от места разрыва и вызвать подземные толчки на более отдаленной территории.

«Это важная новая веха для понимания землетрясений, вызванных гидроразрывом пласта», — отметил соавтор исследования доктор Дэвид Итон, профессор Университета Калгари.

Доктор Томас Эйр сказал, что на основе модели, подтвержденной полевыми наблюдениями и физико-математическим моделированием, землетрясения зарождаются в отдаленной части разлома, где условия трения нестабильны. «В нашем случае землетрясение произошло на сотни метров выше зоны гидроразрыва пласта», — добавил ученый.

В 2017 году команда геологов из Южного методистского университета в Далласе (США) и Геологической службы США изучила геологические структуры в бассейне Форт-Уэрт штата Техас возрастом 450 млн лет. «В течение 300 млн лет не было активности по этим разломам», — прокомментировала журналу Scientific American участница исследования, сейсмолог Беатрис Маньяни.

Ученые пришли к выводу, что увеличение активности землетрясений в некоторых частях США напрямую связано с гидроразрывом пласта. С 2008 года в таких штатах, как Техас, Канзас и Оклахома, произошло рекордное количество больших и малых землетрясений. В Оклахоме их число возросло с одного-двух в год до более чем 800 подземных толчков. В последние годы уровень землетрясений в Техасе повысился в шесть раз.