Механизмы искусственных землетрясений

Александр Гурьянов
(«ХиЖ», 2021, №6)

Добыча углеводородов гидроразрывом, бурение для получения гидротермальной энергии, подземное захоронение отходов – все это резко повышает вероятность землетрясений. Часто они, вопреки ожиданиям, происходят не во время работ, а месяцы спустя после их окончания и вызывают человеческие жертвы, как это было недавно в провинции Сычуань (см. «Химию и жизнь», 2021, 3). Специалистам известны и другие случаи, например землетрясение, произошедшее в южнокорейском Пхохане в 2017 году через два месяца после работ на скважине для получения геотермальной энергии; это землетрясение магнитудой 5,5 было вторым по силе за современную историю Корейского полуострова.

Круг явлений, вызывающих такие рукотворные землетрясения, специалисты уже очертили; к примеру, известно, что они происходят при эволюции разломов земной коры. А механизмы сейсмичности далеки от полного понимания. Их поиском, в частности, занимаются геофизики корейского происхождения из Национальной лаборатории Сандия Министерства энергетики США под руководством Кюн Вончана. Они выясняли, как механические напряжения, возникающие при закачке жидкости в скважины, передаются к разломам разных размеров.

В предложенной модели это происходит в результате действия двух механизмов. Напрямую, при гидравлической передаче давления подземных вод, и косвенно, за счет  миграции водонасыщенных пор подземных пород к окружающим разломам, где они и скапливаются. Суть этого интересного явления такова. Порода неоднородна, в ней есть более и менее плотные области, которые в разной степени насыщаются водой при закачке ее в скважины. В неоднородных полях механических напряжений, которые возникают в среде с разломами, поры становятся подвижными и устремляются туда, где напряжения выше, то есть к разлому, ведь он – концентратор напряжений. Когда количество пор превысит критическое значение, сконцентрированные у разлома напряжения разрядятся через быстрое появление дополнительной поверхности разрыва, то есть удлинение разлома и землетрясение. Из этой модели следует, что время задержки катастрофы связано с механическими полями, а также скоростью миграции пор.

Ученые апробировали модель на примере окрестностей городка Азл в нефтяном штате Техас. Здесь с ноября 2013 года по май 2014-го в районе двух пересекающихся разломов случилось пять сотен небольших землетрясений. Все они располагались вдоль более длинного и глубокого разлома, а ведь скважины бурили возле меньшего. Ученые пришли к выводу: сначала давление повышалось вблизи него, а затем механические напряжения передавались к более глубокому разлому, который стал концентратором напряжений, а потом разрядился. Сейчас авторы работают над применением машинного обучения для предсказания положения скрытых разломов и оценки механических напряжений вокруг них. Это поможет предсказывать не только места, но и магнитуды будущих землетрясений.

(Scientific Reports, 2020, 10, 2073, полный текст; Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 2020, 125, 9)



123

Разные разности

15.10.2021 17:00:00

…взрослые люди с аутизмом, умственно неполноценные и страдающие расстройствами психики подвержены большему риску подцепить COVID-19 и тяжелее переносят болезнь, если это случилось…

…освещенность живота во время беременности сказывается на развитии мозга эмбриона – чем больше света, тем лучше

…креативная деятельность оказывает нейропротекторный эффект в пожилом возрасте

>>
08.10.2021 17:00:00

Отчего люди голодают в засушливых районах планеты вроде африканского Сахеля? Да от того, что потепление климата ведет к засухе, опустыниванию и потере урожая, скажет всякий. И будет не прав.

>>
23.09.2021 20:00:00

Высокая озабоченность людей глобальным потеплением скорее связана с высоким уровнем их достатка, чем с масштабом грядущих климатических неприятностей на территории их проживания.

>>
08.09.2021 17:00:00

…иммунная система борется с инфекциями с разной интенсивностью в зависимости от времени суток…

…чрезмерное пристрастие к кофе приводит к уменьшению объёма мозга и увеличивает риск развития деменции и инсульта…

…обнаружена значительная корреляция между моментом инерции барицентрического движения Солнца и изменениями среднегодовой температуры Мирового океана в местах основных океанических течений…


>>
24.08.2021 17:00:00

Время от времени китайцы пускаются в путешествия: кто в поиске лучшей доли, кто для удовольствия. Кто они, те китайцы, что едут в РФ в последние 30 лет? Подробное исследование провел социолог из Южно-Уральского университета А.А. Авдашкин.

>>