Investigadores de EPFL y la Ecole Normale Supérieure en París han descubierto que la presencia de fluido presurizado en la roca circundante puede reducir la intensidad de los terremotos provocados por actividades humanas subterráneas como la producción de energía geotérmica.

Alrededor de 100, 000 terremotos se registran en todo el mundo cada año, pero no todos ocurren naturalmente. Algunos de los más débiles son provocados por la actividad humana subterránea; esto se conoce como sismicidad inducida. Investigadores del Laboratorio de Mecánica Experimental de Rocas de EPFL (LEMR) y la Ecole Normale Supérieure en París acaban de completar un estudio sobre el papel de los fluidos en la propagación de terremotos inducidos en un esfuerzo por descifrar los mecanismos subyacentes. Sus hallazgos incluyen el descubrimiento extremadamente contradictorio de que el agua altamente presurizada en las cercanías de un terremoto tiende a limitar, en lugar de aumentar, su intensidad. Estos resultados se publicaron hoy en Comunicaciones de la naturaleza .

Los terremotos inducidos pueden ser el resultado de actividades como la minería, extracción de gas y petróleo, almacenamiento de residuos tóxicos o CO2, y la construcción de túneles y embalses. La generación de energía geotérmica es otra fuente potencial de terremotos inducidos, y la principal en Suiza. Según el Servicio Sismológico Suizo, un proyecto geotérmico cerca de Basilea provocó un terremoto de magnitud 3,4 en 2006, y uno en St. Gallen provocó un temblor de magnitud 3,5 en 2013.

La energía geotérmica se captura aprovechando el calor subterráneo. El agua a alta presión se bombea a la corteza terrestre a una profundidad de entre dos y cuatro kilómetros. Luego, el agua se recupera en forma de vapor y se utiliza para impulsar una turbina que produce electricidad. "La inyección de agua puede afectar el equilibrio agua-roca y alterar las fallas cercanas, provocando terremotos en la zona, "dice Marie Violay, que dirige LEMR.

Este tipo de terremoto es una espina en el costado de los defensores de la geotermia, señala Mateo Acosta, un doctorado estudiante de LEMR y autor principal del estudio:"Estos terremotos pueden ser de baja intensidad, pero pueden causar daños y afectar a la opinión pública, hasta el punto de descarrilar proyectos ".

Absorción de calor

Acosta realizó pruebas en las que buscó replicar las condiciones del terremoto para estudiar el impacto de diferentes niveles de presión del agua subterránea en la dinámica de las fallas. Se centró principalmente en la propagación de terremotos, que es cuando las dos placas en una falla se rozan entre sí, enviando ondas sísmicas al área circundante.

"La fricción de la roca genera una cantidad significativa de calor, que alimenta aún más el efecto de propagación, "dice el estudiante de doctorado." Parte de este calor es absorbido por el agua en la roca circundante, y la cantidad absorbida depende en gran medida de los parámetros termodinámicos del agua. Lo que aprendimos de nuestros experimentos es que cuanto más cerca está la presión inicial del fluido de la presión crítica del agua, más débil será el terremoto ".

"Esta investigación muestra que la presión inicial del fluido en las rocas es crucial, especialmente en profundidades comúnmente alcanzadas por actividades geotérmicas. Los modelos geotérmicos deben tener esto en cuenta, "dice François-Xavier Passelègue, un investigador de LEMR y el segundo autor del estudio.

El laboratorio adquirió recientemente un equipo sofisticado que se puede utilizar para simular los niveles de presión y temperatura a una profundidad de 10 a 15 kilómetros en la corteza terrestre. Los investigadores planean utilizar este equipo para medir con mayor precisión el impacto del agua subterránea en la intensidad del terremoto.