Землетрясения в США - дело рук энергетиков?

Американским ученым удалось разгадать загадку постоянно сотрясающих США мелких землетрясений, количество которых с начала XXI века перевалило за сотню в год. Их провоцируют современные технологии по добыче сланцевого газа, когда вода закачивается в породу под высоким давлением. Свою лепту в "тремор земли" также вносят и геотермальные скважины.

Фото:

Несмотря на то, что в последние пару десятков лет на территории США не было крупных землетрясений, таких, например, какие произошли в Японии, Чили и на Суматре, начиная с конца первой декады нового века, на эту страну обрушился шквал мелких тектонических катастроф. По сравнению с периодом 1967-2000 годов, когда сейсмические службы регистрировали в среднем 21 землетрясение в год, это число выросло в десятки раз. Например, в 2011 году был зарегистрирован рекорд — за год территорию США почти 200 раз сотрясали мелкие подземные толчки!

Причем, нельзя утверждать, что все они безобидные. Так, в ноябре 2011 года в Оклахоме произошло землетрясение с магнитудой 5,6 баллов, в результате чего пострадали 14 домов и два человека. В том же году было зарегистрировано еще несколько толчков, сила которых превосходила отметку в 5 баллов (больших разрушений и жертв, по счастью, не было). И что любопытно — все, кто занимался исследованием этих "мелких" землетрясений, отмечали, что их количество возросло на востоке и в центральной части Америки — местах, которые всегда считались самыми сейсмически спокойными. А вот на западе страны, где имеются самые опасные разломы, было достаточно тихо — по три-четыре незначительных толчка в год.

В чем же причина возникновение и увеличения числа этих "микроземлетрясений"? Среди высказываемых версий наиболее серьезной и проработанной представляется та, которую недавно высказал Николас ван дер Эльст из Земной обсерватории Ламонт-Доэрти Колумбийского университета (США). Ученый и его коллеги обратили внимание на один любопытный факт — большинство таких землетрясений, случившихся за последние десять лет, произошли вблизи скважин нагнетания, посредством которых идет добыча популярного в США сланцевого газа.

Дело в том, что ряд исследований, проводившихся ранее, уже говорили о связи гидроразрывов пластов в районе этих скважин с землетрясениями по соседству. Поскольку при добыче ценного сырья используется метод, основанный на использование жидкостей под высоким давлением, которые закачиваются в скважины для раскалывания породы и освобождения запертого под их толщей природного газа, то не исключено, что все это может провоцировать землетрясения по соседству. Правда, по приведенным оценкам, их магнитуда не должна превышать значения 3,0. Однако доктор Уильям Эллсворт из Геологической службы США, изучив данные, опубликованные группой ван дер Эльста, предположил, что прежние работы не учли одного важного фактора.

По словам ученого, большую роль играет то, как разработчики скважин после осуществления гидроразрыва избавляются от отработанной воды. А делают они это следующим образом: использованную жидкость закачивают в соседние породы. Доктор Эллсворт считает, что это может увеличивать поровое давления флюида в пространстве подземных пород — напомню, что таковым в геологии называется напряжения, возникающие в массиве горных пород, вблизи стенок скважин в результате действия гравитационных и тектонических сил. А что касается порового давления флюида, то это явление присуще породам с очень низкой проницаемостью, то есть глинам, которые в естественных условиях практически непроницаемы и не имеют гидродинамической связи по разрезу и площади.

Итак, г-н Эллсворт предполагает, что закачка воды привела к увеличению порового давления в близлежащих областях и тем самым внесла изменения в естественную закономерность распределения подземного давления в породах. Ну, а если подобное происходит и в без того склонных к землетрясениям областях, то получилось так, что уже существовавшие там разломы оказались дополнительно смазаны, из-за чего им стало легче треснуть. И тут есть над чем задуматься — по данным, предоставленным группой ван дер Эльста, на территории США в результате подобной весьма непредусмотрительной закачки отработанной воды в породу уже образовалось около 30 тысяч таких опасных "стартеров" землетрясений. А если учесть, что объемы добычи сланцевого газа все возрастают, то в будущем их может стать и еще больше.

По мнению Эллсворта, потенциальную опасность представляют собой и скважины, которые бурятся для использования геотермальной энергии. Ведь в них тоже закачивается вода из термальных источников под высоким давлением (для того, чтобы при разнице температур получить достаточное для вращения турбины количество пара), и это вызывает растрескивание породы, а также изменение порового давления флюида на соседних участках. Хотя их в США, конечно же, намного меньше, чем тех, которые бурят для добычи сланцевого газа.

Читайте также: Аммиак будет крутить турбины

По мнению исследователей, волны от подобных катаклизмов расходятся не только по территории отдельной страны, но и по всей поверхности планеты. Правда, большинство буровых они практически не затрагивают, но иногда могут приводить к серии небольших толчков, за которыми уже через несколько месяцев следуют и более крупные землетрясения, причем местного происхождения. Как считает доктор ван дер Эльст, подобный "тремор", искусственно спровоцированный человеческой деятельностью, может послужить предупреждением о том, что скважина нагнетания вот-вот перегрузит соседние разломы. Иными словами, это сигнал для буровиков: пора менять технологию добычи газа и откачки отработанной воды на данном участке, — и его нельзя игнорировать.

Другие ученые настроены менее оптимистично, чем Эллсворт и ван дер Эльст. Так, сейсмолог Ивэн Вонг, вице-президент консалтинговой фирмы URS (США), говорит о том, что в некоторых случаях буровые скважины могут приводить к сильным землетрясениям и без предупреждающих серий толчков. А геофизик Эмили Бродски из Калифорнийского университета в Санта-Крусе (США), изучавшая поведение пород в районе геотермического поля Солтон-Си, обнаружила, что скорость, с которой теряется вода в процессе выработки электричества, хорошо коррелирует с частотой землетрясений. То есть геотермальные станции тоже могут провоцировать толчки, и причем, по заявлению г-жи Бродски, немаленькие — местами магнитуда превышала отметку в 5,0!

Итак, загадка участившихся мелких землетрясений в США разгадана? Однако, какие же меры предпримут те, в чьем ведении находятся газовые и геотермальные скважины? "К сожалению, по этой проблеме у нас до сих пор происходит одна лишь говорильня" — сетует Эмили Бродски. Она же добавляет, что судя по всему, руководящие организации будут тянуть до последнего, а если случится катастрофа, то, конечно же, во всем обвинят ученых — так, как это было в Италии в конце прошлого года…

Читайте самое интересное в рубрике "Наука и техника"