Деятельность человека, такая как добыча нефти и газа, дестабилизирует давно дремлющие разломы в регионах, которые ранее считались сейсмически безопасными. Новое исследование показывает, что даже геологически стабильные районы уязвимы для индуцированной сейсмичности, что бросает вызов традиционной физике землетрясений и вызывает опасения по поводу инфраструктуры, не подготовленной к подземным толчкам.
Неожиданный Риск Стабильных Разломов
На протяжении многих лет считалось, что неактивные разломы в регионах, удаленных от границ тектонических плит, слишком слабы, чтобы вызвать значительные землетрясения. Эти разломы, часто встречающиеся в таких местах, как Нидерланды, Деканское плато в Индии и некоторых частях США (Оклахома), считались «зажившими» за миллионы лет, образовавшими прочные связи и минимизирующими риск внезапного смещения.
Однако исследование, возглавляемое Илоной ван Динтер из Утрехтского университета, демонстрирует, что эти кажущиеся стабильными разломы на самом деле накапливают прочность со временем посредством процесса, называемого «фрикционным заживлением». Чем дольше они остаются заблокированными, тем сильнее они становятся, создавая опасное накопление потенциальной энергии.
Как Человеческие Действия Вызывают Толчки
Человеческая деятельность, такая как добыча газа, горнодобывающая промышленность, строительство плотин и производство геотермальной энергии, может нарушить этот хрупкий баланс. Внезапное напряжение, возникающее в результате этих операций, подавляет накопленную прочность разломов, заставляя их разрушаться таким образом, что высвобождается гораздо больше энергии, чем ожидалось.
Землетрясение магнитудой 3,6, произошедшее в 2012 году в голландской деревне Хуизинге, служит ярким примером. Вызванное добычей газа на месторождении Гронинген, оно стало самым сильным индуцированным землетрясением в истории Нидерландов, вынудив власти остановить добычу.
Наука, Стоящая за Толчками
Команда ван Динтер использовала компьютерное моделирование, чтобы продемонстрировать, что после миллионов лет бездействия даже небольшие возмущения этих разломов могут привести к катастрофическому высвобождению накопленной прочности. Моделирование показывает, что примерно через 35 лет напряжения разлом дает трещину, вызывая индуцированное землетрясение большей, чем ожидалось, силы.
После высвобождения прочности разлом остается неактивным в течение миллионов лет, но риск сохраняется. С тысячами таких заживающих разломов, разбросанных по стабильным регионам, продолжение человеческой деятельности может со временем спровоцировать множество толчков.
Последствия и Меры Предосторожности
Близость этих неглубоких разломов к поверхности означает, что даже умеренные землетрясения могут вызвать значительные колебания, особенно в районах, где инфраструктура не рассчитана на такие события.
Даниэль Фоклэр, геофизик из Университета Ливерпуля, подчеркивает, что компании, разрабатывающие проекты в этих регионах, должны понимать лежащие в основе риски. Даже по мере перехода мира к чистой энергии геотермальные проекты (которые также вызывают сейсмичность) будут продолжать полагаться на доступ к земной поверхности, что потребует тщательного планирования.
Ван Динтер предполагает, что разработчики должны отдавать приоритет медленным, контролируемым методам добычи, чтобы минимизировать внезапное напряжение на разломах. Однако ключевым выводом является прозрачность: разработчики должны признавать и сообщать о потенциальных землетрясениях пострадавшим сообществам.
«Мы должны учитывать эффект заживления и укрепления при оценке опасности», — заключает ван Динтер, подчеркивая необходимость обновления оценки рисков в ранее стабильных регионах.
