Usando datos de experimentos de campo y modelado de fallas a tierra, Investigadores de la Universidad de Tufts han descubierto que la práctica de la inyección de fluidos subterráneos utilizada en el 'fracking' y la eliminación de aguas residuales para la exploración de petróleo y gas podría causar importantes daños propagación rápida de la actividad sísmica más allá de la zona de difusión de fluidos. Se sabe que las inyecciones de fluidos profundos, de más de un kilómetro de profundidad, están asociadas con una mayor actividad sísmica, a menudo se piensa que se limitan a las áreas de difusión de fluidos. Sin embargo, el estudio publicado hoy en la revista Ciencias , prueba y apoya firmemente la hipótesis de que las inyecciones de fluidos están causando terremotos potencialmente dañinos más allá por el deslizamiento lento de redes de fracturas de fallas preexistentes, en forma de dominó.

Los resultados dan cuenta de la observación de que la frecuencia de los terremotos provocados por el hombre en algunas regiones del país supera los puntos críticos de los terremotos naturales.

El estudio también representa una prueba de concepto en el desarrollo y prueba de modelos más precisos de comportamiento de fallas utilizando experimentos reales en el campo. Gran parte de nuestro conocimiento actual sobre la física de las fallas geológicas se deriva de experimentos de laboratorio realizados a escalas de longitud de muestra de un metro o menos. Sin embargo, Los terremotos y la ruptura de fallas ocurren en escalas mucho mayores. Las observaciones de la ruptura de fallas a estas escalas más grandes se realizan actualmente de forma remota y proporcionan estimaciones deficientes de los parámetros físicos del comportamiento de las fallas que se utilizarían para desarrollar un modelo de efectos provocados por el hombre. Más recientemente, La comunidad científica de terremotos ha invertido recursos en experimentos de inyección a escala de campo para cerrar la brecha de escala y comprender el comportamiento de las fallas en su hábitat natural.

Los investigadores utilizaron datos de estas inyecciones de campo experimentales, realizado anteriormente en Francia y dirigido por un equipo de investigadores de la Universidad de Aix-Marsella y la Universidad de Niza Sophia-Antipolis. Los experimentos midieron la presurización y el desplazamiento de fallas, deslizamiento y otros parámetros que se introducen en el modelo de deslizamiento de fallas utilizado en el estudio actual. El análisis de los investigadores de Tufts proporciona la inferencia más sólida hasta la fecha de que el deslizamiento activado por fluidos en las fallas puede superar rápidamente la propagación del fluido subterráneo.

"Una limitación importante en el desarrollo de modelos numéricos fiables de peligro sísmico es la falta de observaciones del comportamiento de las fallas en su hábitat natural, "dijo Pathikrit Bhattacharya, un ex postdoctorado en el departamento de ingeniería civil y ambiental de la Escuela de Ingeniería de la Universidad de Tufts y autor principal del estudio. "Estos resultados demuestran que, Cuando esté disponible, tales observaciones pueden proporcionar una visión notable del comportamiento mecánico de las fallas y obligarnos a repensar su potencial de peligro ". Bhattacharya es ahora profesor asistente en la Escuela de la Tierra, Ciencias del océano y el clima en el Instituto Indio de Tecnología en Bhubaneswar, India.

El peligro que plantean los terremotos inducidos por fluidos es un tema de creciente preocupación pública en los EE. UU. El efecto del terremoto provocado por el hombre se considera responsable de hacer de Oklahoma, una región muy activa de exploración de petróleo y gas, la región sísmica más productiva del país, incluyendo California. "Es notable que hoy en día tengamos regiones de actividad sísmica provocada por el hombre que superan el nivel de actividad en puntos calientes naturales como el sur de California, "dijo Robert C. Viesca, profesor asociado de ingeniería civil y ambiental en la Escuela de Ingeniería de la Universidad de Tufts, coautor del estudio y supervisor postdoctoral de Bhattacharya. "Nuestros resultados proporcionan validación para las presuntas consecuencias de inyectar líquido en las profundidades del subsuelo, y una herramienta importante para evaluar la migración y el riesgo de terremotos inducidos en futuras exploraciones de petróleo y gas ".

La mayoría de los terremotos inducidos por el fracking son demasiado pequeños (3,0 en la escala de Richter) para ser una preocupación por la seguridad o los daños. Sin embargo, La práctica de la inyección profunda de los productos de desecho de estas exploraciones puede afectar fallas más profundas y más grandes que están bajo tensión y son susceptibles al deslizamiento inducido por el fluido. La inyección de aguas residuales en pozos profundos (más de un kilómetro) puede causar terremotos que son lo suficientemente grandes como para sentirse y pueden causar daños.

Según el Servicio Geológico de EE. UU., El mayor terremoto inducido por inyección de fluido y documentado en la literatura científica fue un terremoto de magnitud 5,8 en septiembre de 2016 en el centro de Oklahoma. Otros cuatro terremotos mayores de 5.0 han ocurrido en Oklahoma como resultado de la inyección de fluido, y terremotos de magnitud entre 4.5 y 5.0 han sido inducidos por inyección de fluido en Arkansas, Colorado, Kansas y Texas.