水圧破砕と別のタイプの揺れを結び付ける研究

新しい研究は、水圧破砕がゆっくりとした小さな地震や微動を引き起こすことを確認しましたが、その起源はこれまで科学者にとって謎でした。 この揺れは、大きな被害をもたらす地震を引き起こす可能性があるのと同じプロセスによって発生します。

水圧破砕は、石油や天然ガスを抽出するために地下に液体を高圧注入することです。 通常は廃水を使用して行われますが、この研究では液体二酸化炭素を使用した水圧破砕のデータを調査しました。 このプロセスにより炭素が地下に押し出され、地球の大気中に熱が閉じ込められるのが防止されます。

いくつかの試算によると、二酸化炭素水圧破砕により、年間で 10 億枚の太陽電池パネルと同量の炭素を節約できる可能性があります。 炭素を大気中から排除しない廃水でフラッキングするよりも、液体 CO2 でフラッキングする方が環境にとってはるかに有利です。

「この研究は炭素を地下に隔離するプロセスを調査しているため、持続可能性と気候科学にとって前向きな影響があるかもしれない」とカリフォルニア大学リバーサイド校の地球物理学准教授であり、サイエンス誌に掲載された研究の共著者であるアビジット・ゴーシュ氏は述べた。

しかし、二酸化炭素は液体であるため、この研究結果はほぼ確実に水による水圧破砕にも当てはまるとゴーシュ氏は述べた。 どちらも震えを引き起こす可能性があります。

地震計では、通常の地震と微動は異なって見えます。 大きな地震は、高振幅パルスによる鋭い揺れを引き起こします。 揺れはより穏やかで、背景雑音よりもはるかに小さい振幅でゆっくりと上昇し、その後ゆっくりと減少します。

「これらの揺れを利用して、水圧破砕による流体の動きを追跡し、流体注入による断層の動きを監視できるようになったのをうれしく思います」とゴーシュ氏は語った。

以前、地震学者の間で揺れの原因について議論があった。 一部の論文は、揺れ信号は数千マイル離れた場所で起きた大地震によるものだと主張したが、他の論文は電車や産業機械の動きなど、人間の活動によって発生した騒音である可能性があると考えた。

「地震計は賢いものではありません。 近くでトラックを運転したり、足でトラックを蹴ったりすると、その振動が記録されるでしょう」とゴーシュ氏は語った。 「そのため、信号が液体注入に関連しているかどうか、しばらくの間、確信が持てませんでした。」

その起源を特定するために、研究者らはカンザス州ウェリントンにある水圧破砕現場の周囲に設置された地震計を使用した。 データは、6 か月のフラッキング注入期間全体と、注入の 1 か月前と注入後の 1 か月をカバーしました。

バックグラウンドノイズを破棄した後、研究チームは、残りの信号が地下で生成され、液体注入が行われている間にのみ現れることを示しました。 「注射の前後に震えは検出されなかったが、これは震えが注射に関連していることを示唆している」とゴーシュ氏は語った。

水圧破砕がより大きな地震を引き起こす可能性があることは、以前から知られていました。 断層が地下に滑り込んで地震や揺れが発生するのを防ぐには、水圧破砕を中止することが選択肢の 1 つとなります。 そんなことはありそうにないので、これらの活動を監視して岩石がどのように変形しているかを理解し、注入後の液体の動きを追跡することが重要だとゴーシュ氏は言う。

企業が超過すべき液体注入圧力を決定するのに役立つように、モデリング実験を行うことができますし、実際に行われています。 これらの制限内にとどまることで、流体が地下の大きな断層に向かって移動して、有害な地震活動を引き起こすことを確実に防ぐことができます。 ただし、すべての障害がマッピングされるわけではありません。

「既存の障害があることがわかっている場合にのみ、この種の実験をモデル化できます。 私たちが知らない欠陥がある可能性があり、その場合、何が起こるかを予測することはできません」とゴーシュ氏は述べた。