A medida que aumenta la preocupación por los terremotos inducidos por la actividad humana como la exploración petrolera, Los geólogos de la Universidad de Kansas informan de una nueva comprensión sobre los terremotos recientes en Kansas y Oklahoma. Este avance puede algún día conducir a un método para predecir dónde pueden ocurrir los terremotos inducidos y puede ayudar a la industria energética y a los reguladores a decidir dónde pueden colocar pozos de manera segura.

En un artículo publicado en línea hoy en Avances de la ciencia , K. Alex Nolte, estudiante de doctorado en el Departamento de Geología; George Tsoflias, profesor asociado del departamento; Tandis Bidgoli, científico asistente del Servicio Geológico de Kansas, y Lynn Watney, investigador científico senior en KGS, informan que pudieron usar una serie de sensores en el campo petrolífero de Wellington en el centro-sur de Kansas para detectar señales de terremotos locales que apuntan a un aumento en la presión del fluido en áreas particulares del subsuelo. La capacidad de detectar directamente la presión causante de terremotos puede permitir a los geólogos desarrollar métodos para predecir qué áreas del subsuelo podrían ser propensas a terremotos inducidos.

"Es muy prometedor, pero aún no hemos resuelto nada, ", Dijo Nolte." Todavía hay muchos obstáculos por cruzar ".

El artículo publicado proporciona nuevos conocimientos, pero también es inusual porque su autor principal, Nolte, todavía es un estudiante. Pocos científicos y mucho menos estudiantes, alguna vez publicado en una de las revistas de prestigio como Avances de la ciencia que son producidos por la Asociación Estadounidense para el Avance de la Ciencia. La publicación es la primera de Nolte, y trata de un problema que afecta a su ciudad natal de Wichita.

El estudio fue impulsado por un aumento sorprendente de terremotos en lo que anteriormente había sido el continente medio sísmicamente silencioso. En las más de tres décadas entre 1977 y 2012, sólo se registraron 15 terremotos con una magnitud de 3,0 o más en todo el estado de Kansas. Los seres humanos suelen sentir un terremoto de magnitud 3,0. Desde 2012, se han registrado más de 100 terremotos de 3.0 o más en solo dos condados del estado, Sumner y Harper. Estos incluyen el terremoto más grande jamás monitoreado en Kansas en noviembre de 2014, un evento de magnitud 4,9 cerca de la ciudad de Milán en el condado de Sumner. La frecuencia de los terremotos ha seguido aumentando. Entre mayo de 2015 y julio de 2017, el conjunto de sensores KU detectó más de 2, 400 terremotos solo en el condado de Sumner, variando en magnitud de 0,4 a 3,6.

Varios investigadores ya han relacionado la creciente ocurrencia de terremotos en la zona con la actividad humana, específicamente un boom petrolero que ha producido cantidades cada vez mayores de aguas residuales. Cada pozo de petróleo produce aguas residuales. Esto se aplica a los pozos convencionales y a los pozos que emplean la fracturación hidráulica (conocida popularmente como fracturación hidráulica). El boom petrolero provocó la perforación de más pozos de petróleo en la zona, lo que provocó un fuerte aumento del volumen de aguas residuales. Los investigadores ahora creen que el aumento de la inyección de aguas residuales en el acuífero salado en el subsuelo, el arbuckle provocó el aumento de los terremotos.

Debido a que las condiciones en el subsuelo varían y una tormenta perfecta de problemas debe estar presente para que un pozo de inyección de aguas residuales induzca un terremoto, solo una fracción relativamente pequeña de los pozos de inyección causa temblores. Esto dificulta que los reguladores y la industria energética determinen dónde pueden colocar los pozos.

Como esponjas de piedra, Los acuíferos almacenan líquido en sus poros. Las aguas residuales inyectadas aumentan la presión del fluido en los poros del acuífero y en las fracturas (grietas) de la roca. Un terremoto se desencadena cuando el fluido que empuja contra la roca afecta una falla existente que ya está cerca de deslizarse. Si los investigadores pueden detectar regiones de presión de fluido elevada en los poros del acuífero, podrían predecir dónde probablemente ocurrirían los terremotos inducidos.

Los geólogos rastrearon el aumento en la presión de los poros al notar una diferencia en la forma en que las ondas sísmicas de los terremotos recientes, presumiblemente inducido por inyección, actuar en comparación con la forma en que las olas de más edad, actúan los terremotos que ocurren naturalmente. El grupo estudió lo que los geólogos llaman ondas de corte, o ondas S, mirando de cerca su anisotropía, un fenómeno en el que las ondas se dividen en dos con un componente de la onda viajando a lo largo de las fracturas en la roca y el segundo componente viajando perpendicular o casi perpendicular a la orientación de la fractura.

En los terremotos que ocurren naturalmente que no involucran alta presión, el componente de onda que viaja a lo largo de las fracturas se mueve más rápido que el componente de onda que se mueve perpendicularmente a las fracturas. En los terremotos inducidos en Kansas, los geólogos encontraron lo contrario.

"Tales cambios, o 'volteretas', en la orientación rápida de la onda S se había documentado previamente en terremotos naturales y entornos volcánicos donde existen zonas críticamente estresadas por la presión del fluido de poro, ", Dijo Tsoflias." Nuestra observación de los cambios de onda S en los recientes terremotos del sur de Kansas proporciona por primera vez evidencia de un aumento de la presión de los poros en la región a partir de datos sismológicos ".