科学者たちが謎の地震の発生源を発見

新しい研究は、たとえ液体二酸化炭素を使用した場合であっても、水圧破砕がこれまで明確にそのプロセスに起因するものではなかった小さな振動を引き起こすことを示唆しています。 CO2水圧破砕は炭素を隔離して環境に利益をもたらすことができますが、CO2と水ベースの水圧破砕は両方ともこれらの揺れを引き起こし、より大きな被害を与える地震を引き起こす可能性があります。

新しい研究により、水圧破砕がこれまで説明できなかったゆっくりとした小さな地震や微動の原因であることが確認されました。 微動は、被害をもたらす大規模な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。

水圧破砕では、地下に流体を強制的に注入して石油や天然ガスを抽出します。 通常、これは廃水を使用して実行されますが、この特定の研究では液体二酸化炭素を使用した場合の結果に注目しました。 この方法では炭素が地球の奥深くに押し込まれ、大気の保温に寄与することができなくなります。

一部で 見積り二酸化炭素を分解すれば、太陽電池パネル 10 億枚分と同量の炭素を年間節約できる可能性があります。 液体二酸化炭素を使用して水圧破砕を行うことは、炭素を大気中から排除しない廃水と比較して、環境にとって有益です。

「この研究は地下炭素隔離のプロセスを調査しているため、持続可能性と気候科学に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の助教授であり、この研究の共著者であるアビジット・ゴーシュ氏は述べた。ジャーナル。 科学。

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、地震と通常の微動は異なって見えます。 大地震は、高振幅のパルスを伴う鋭い揺れを引き起こします。 揺れはより穏やかで、はるかに低い振幅で背景雑音よりもゆっくりと上昇し、その後ゆっくりと減少します。

テキサス州アルバラド近くのシェールガス掘削プラットフォーム（水圧破砕）。 クレジット: ロードマスター (デビッド R. トリブル)

「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、地震学者の間で地震の震源について論争があった。 一部の論文は、微動信号は数千マイル離れた場所で発生した大地震によって引き起こされたと主張したが、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によって引き起こされたのではないかと考えた。

「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れば、その振動が記録されます。そのため、信号が地震に関連しているかどうか、しばらくの間確信が持てなかったのはそのためです」とゴーシュ氏は語った。液体注入です。」

震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の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、注入の前後 1 か月をカバーしました。

背景ノイズを除去した後、研究チームは残りの信号が地下で生成され、流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ませんでした。これは、震えが注射に関連していることを示唆しています」とゴーシュ氏は言いました。

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み、揺れを引き起こすのを防ぐための選択肢の 1 つは、水圧破砕を停止することです。 そんなことは考えにくいので、注入後の岩石がどのように変形するかを理解し、液体の動きを追跡するために、これらの活動を監視することが重要だとゴーシュ氏は言う。

モデル化実験を実行すると、企業がどの液体射出圧力を超えてはならないかを決定するのに役立ちます。 これらの制限内にとどまることで、流体が大きな地下断層に向かって移動し、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、すべてのエラーが修正されるわけではありません。

「エラーが存在す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。私たちが知らないエラー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」とゴーシュ氏は言いました。

参考資料：「流体注入中のジッター信号は断層滑りによって生成される」、Shanku Neogi、Abhijit Ghosh、Abhash Kumar、Richard W. Hammack 著、2023 年 8 月 3 日、 科学。
土井: 10.1126/science.adh1331