A ascensão de terremotos induzidos por injeção nos EUA

Durante a década passada, as pessoas que viviam no centro dos EUA experimentaram muitos terremotos de tamanho pequeno a moderado do que nunca. Por exemplo, embora Oklahoma esteja longe dos limites entre as placas tectônicas, a atividade sísmica começou a aumentar lá por volta do ano de 2009 e atingiu seu pico durante 2015 e início de 2016. Antes de 2009, Oklahoma normalmente experimentava apenas um ou dois pequenos terremotos com magnitude maior que 3,0 por ano. Em 2015, esse número havia aumentado para mais de 900 terremotos anualmente, 30 dos quais tiveram um momento de magnitude maior que 4,0 (o que é forte o suficiente para causar ruína). Um terremoto de magnitude 5,7 atingiu perto da cidade de Praga, Okla., Em 2011, por uma falha preexistente e causou graves danos a várias casas e edifícios escolares. Nos últimos seis anos, mais de 1.500 relatórios de eventos destrutivos de agitação foram documentados em áreas anteriormente pacíficas. Esse aumento da sismicidade provavelmente foi causado pelas atividades industriais humanas. Cerca de oito milhões de pessoas viviam nas áreas com aumento de terremotos, e os funcionários responsáveis ​​pela segurança pública queriam entender as razões do aumento e as ameaças potenciais à sociedade.

Causas de eventos induzidos por terremotos.

Os cientistas da Terra aceitaram o desafio de entender melhor os terremotos induzidos. Evidências científicas demonstraram que alguns terremotos foram causados ​​por atividades industriais humanas, principalmente devido ao descarte por injeção de águas residuais salgadas extraídas com petróleo e gás nos poços de produção. Acredita-se que a maioria dos terremotos induzidos tenha sido gerada por mudanças na pressão do fluido próximo a falhas profundas preexistentes. Os fluidos de águas residuais em poços de descarte profundo estavam frequentemente localizados a mais de um quilômetro de profundidade, e o descarte de águas residuais aumentava a pressão nos fluidos que já ocupavam o espaço poroso. Esse aumento de pressão liberou ou enfraqueceu a falha, facilitando a ocorrência de um terremoto.

Essa hipótese que explica a causa dos terremotos induzidos foi validada em um experimento de 1969 em Rangely, Colorado, no qual a pressão do fluido em um reservatório foi aumentada e reduzida por bombeamento. Os terremotos se tornaram mais frequentes quando as pressões foram aumentadas, como previa a hipótese, e raros quando as pressões foram reduzidas. O fraturamento hidráulico (fraturamento) - um processo de recuperação de gás e petróleo que usa injeção de fluido para abrir fissuras na rocha para permitir que o gás preso ou o petróleo bruto flua através de um tubo para uma cabeça de poço na superfície - também causou terremotos e causou terremotos. ser a principal causa de terremotos induzidos na Colúmbia Britânica e no oeste de Alberta, bem como em alguns locais nos EUA. O próprio Fracking, no entanto, não foi a principal causa de atividade induzida por terremotos em Oklahoma e em vários outros lugares nos EUA, onde os terremotos ocorreram principalmente. resultou da injeção de águas residuais. Um notável terremoto de extração de fluidos, um evento de magnitude 4,8, ocorreu em outubro de 2011 perto de Fashing, Texas. Outros terremotos induzidos foram desencadeados pelo enchimento de reservatórios em Nevada e Carolina do Sul. Na maioria dos casos, essas atividades industriais não estimulam terremotos. As taxas e volumes de injeção de fluido, orientações de falhas, tensões acumuladas e propriedades das rochas precisam ser ótimos para induzir terremotos.

Os cientistas estudaram falhas e terremotos naturais e induzidos para melhor entender e prever os tamanhos e locais de futuros terremotos induzidos. A magnitude ou tamanho do terremoto está relacionada à área que se rompe na falha. Os cientistas examinaram registros de vários exemplos de terremotos naturais históricos que ocorreram nos últimos 300 anos no centro e leste dos EUA, incluindo um evento de magnitude 7,3 em 1886 perto de Charleston, SC, e a série de choques de magnitude 7,5 que ocorreram em 1811-1812, perto de Nova Madri, EUA. Terremotos no leste da América do Norte ocorreram na forma de enxames de atividade sísmica em falhas não reconhecidas no centro da Virgínia, leste do Tennessee, leste do Canadá e Nova Inglaterra. Muitos desses eventos antecederam as atividades industriais e, portanto, provavelmente não estavam relacionados às atividades humanas. Nos últimos anos, os cientistas debateram se terremotos induzidos poderiam causar grandes terremotos em falhas antigas próximas, nas quais as tensões acumuladas estavam prontas para serem liberadas. O terremoto de Praga, Okla., Em 2011, respondeu a essa pergunta demonstrando que terremotos de magnitude 5,7 podem se romper devido a falhas longas preexistentes. Portanto, a presença de falhas antigas foi um fator importante na previsão precisa do tamanho de um terremoto. No entanto, o tamanho e a localização das falhas permaneceram pouco compreendidos em muitos lugares do centro e leste dos EUA, como Oklahoma, e os esforços científicos estavam em andamento pelo US Geological Survey, outras agências estaduais e federais e instituições acadêmicas e em parceria com indústria de petróleo para identificar os locais daqueles que eram potencialmente os mais perigosos.

O evento de Praga em 2011 foi o maior terremoto induzido já registrado nos EUA, até que um terremoto de magnitude 5,8 ocorreu em 2016 perto de Pawnee, Oklahoma, que pode ter sido induzido. No entanto, terremotos induzidos mais fortes foram observados em outros lugares. Perto de Koynanagar, Índia, em 1967, suspeitava-se que um tremor de magnitude 6,3 devastador tivesse sido provocado por altos níveis de água armazenados em um reservatório, e a atividade de retirada de gás no Uzbequistão provavelmente foi a causa de terremotos naturais de magnitude 7,0 em 1976 e 1984. Tais dados sugeriram que terremotos induzidos maiores que os de Praga eram possíveis. Além disso, os geólogos reconheceram falhas e rupturas pré-históricas de terremotos geradas por terremotos de magnitude 7,0 em Oklahoma e Colorado. Estudos de terremotos em interiores continentais fora dos EUA mostraram que esses terremotos naturais grandes eram possíveis longe dos limites das placas. Muitos cientistas acreditavam que terremotos induzidos também poderiam causar grandes terremotos devido a falhas antigas não descobertas. No entanto, se um evento induzido com magnitude maior que 5,6 resultar, é mais provável que tenha uma magnitude mais próxima de 6,0 do que 7,0, semelhante a terremotos induzidos em regiões análogas.

Aumentando o risco de terremoto.

Terremotos induzidos e naturais causam níveis semelhantes de tremor do solo. Quando comparados aos terremotos naturais, no entanto, os terremotos induzidos são geralmente mais rasos e podem não sacudir o solo tão violentamente longe do epicentro do terremoto. Embora tenham sido observadas diferenças sutis de agitação entre os dois tipos, foram necessárias mais pesquisas para entender essas propriedades de agitação.

Projeções de tremores de terra conduzidas pelo US Geological Survey indicaram que terremotos induzidos aumentaram o risco em Oklahoma e em outros lugares onde os processos industriais influenciam as tensões dentro da terra, como mostra a previsão de um ano de 2016 para terremotos induzidos e naturais. O cálculo do risco exigia informações sobre onde e com que freqüência os terremotos poderiam ocorrer, seu tamanho máximo e os níveis prováveis ​​de tremor do solo. Para prever a frequência de terremotos induzidos em 2016, os cientistas consideraram fortemente a frequência de terremotos de 2015, usaram a teoria sismológica padrão - com os maiores terremotos induzidos que se espera geralmente ter uma magnitude menor ou igual a 6,0 - e aplicaram um novo modelo de movimento no solo que fornecia melhores estimativas de tremores para terremotos rasos.

Os resultados revelaram que Oklahoma, Kansas, Texas, Arkansas, Novo México e Colorado tiveram uma chance maior que 1 em 100 de causar danos por agitação durante 2016, com as maiores chances (cerca de 1 em 10) ocorrendo em partes do norte de Oklahoma e sul do Kansas. Os terremotos induzidos projetados pela previsão mostraram-se bastante capazes de causar ruínas naquela região se a atividade industrial continuasse inabalável. Com base nessas projeções, poucas foram surpreendidas quando um terremoto de magnitude 5,1 ocorreu perto de Fairview, Okla., Em 13 de fevereiro.

A frequência de terremotos naquela região, no entanto, pareceu diminuir entre 2015 e 2016. Durante o primeiro semestre de 2016, o número de terremotos ocorrendo perto de Irving e Dallas, por exemplo, caiu de cerca de quatro eventos de magnitude 3,0 ou superior para zero. Essa redução pode estar relacionada ao preço do petróleo (que caiu significativamente em 2015 e 2016, reduzindo assim a extração e a injeção de águas residuais) e a ações regulatórias que diminuíram o volume de águas residuais sendo bombeadas para poços profundos. Os dados iniciais forneceram esperança de que as taxas de terremotos induzidos continuassem a diminuir em 2016; no entanto, as atividades de injeção continuaram em áreas com altas taxas de sismicidade, e não se sabia se volumes mais baixos de injeção eliminariam terremotos induzidos ou apenas os atrasariam.

Embora os aumentos na frequência de terremotos induzidos tenham sido mais perceptíveis no centro dos EUA, terremotos induzidos também foram observados em vários locais na Califórnia, incluindo as áreas de energia geotérmica de Geysers e Coso. Além disso, um estudo de 2015 mostrou pequenas alterações nas taxas de terremotos no sul da Califórnia e observou que atividades induzidas adicionais podem estar ocorrendo perto de locais com atividades de extração de petróleo. Como a taxa de terremotos naturais naquela área era muito maior que a do centro dos EUA, era mais difícil identificar quais terremotos foram induzidos e quais eram naturais. Os cientistas continuaram investigando terremotos induzidos para mitigar melhor os efeitos futuros do terremoto.