El secuestro de carbono subsuperficial —almacenamiento de las rocas subterráneas a gran profundidad— ofrece una solución parcial para eliminar el carbono de la atmósfera. Utilizado junto con las reducciones de emisiones, El secuestro geológico de carbono podría ayudar a mitigar el cambio climático antropogénico. Pero al igual que otras operaciones subterráneas, viene con riesgos, incluidos los terremotos.

Los geofísicos todavía están trabajando para comprender qué puede desencadenar terremotos inducidos por humanos, que se han documentado desde la década de 1960. Un nuevo estudio publicado en Geología el jueves, explora por qué parte de un campo petrolífero de gran producción en los EE. UU. tiene terremotos, y parte de ella no. Por primera vez, Los autores demuestran que la influencia de la perforación petrolera pasada cambia las tensiones en las fallas de tal manera que es menos probable que la inyección de fluidos induzca, o disparador, terremotos hoy.

El estudio se centra en la Cuenca de Delaware, un campo productor de petróleo y gas que se extiende por la frontera entre el oeste de Texas y Nuevo México. Perforar allí ha sido un lugar desde al menos la década de 1970, con más de 10, 000 pozos individuales activos que salpican la región. Allí, Los geofísicos de Stanford No'am Dvory y Mark Zoback notaron un patrón interesante en la actividad sísmica. Los terremotos superficiales recientes se ubicaron principalmente en la mitad sur de la cuenca, mientras que la mitad norte está sísmicamente silenciosa, a pesar de la inyección de aguas residuales poco profundas en toda la cuenca.

"La pregunta convincente, luego, ¿Por qué todos los terremotos superficiales se limitan a un área y no están más extendidos? ”, dice Zoback.

Los terremotos pueden ser inducidos inyectando fluidos como aguas residuales bajo tierra. Cuando las aguas residuales se inyectan en las rocas, las presiones aumentan, poniendo las rocas y cualquier falla que esté presente bajo mayor estrés. Si esas presiones y tensiones aumentan lo suficiente, puede ocurrir un terremoto.

Los terremotos por inyección en el sur de la cuenca de Delaware tienden a ser superficiales y de magnitud relativamente baja, típicamente lo suficientemente fuerte como para hacer sonar los platos, pero no lo suficiente como para causar daño. Sin embargo, si se activan fallas más profundas, Pueden ocurrir terremotos de mayor magnitud y causar daños. Por ejemplo, en marzo de 2020, un terremoto de magnitud 4.6 retumbó en Mentone, Texas, probablemente debido a una inyección profunda que interactuó con fallas en la roca cristalina del sótano a unas cinco millas bajo tierra.

"El tamaño de un terremoto está limitado por el tamaño de la falla que se desliza, "Dvory explica. Donde las fallas son poco profundas y pequeñas (solo unos pocos kilómetros de tamaño), las magnitudes de los terremotos tienden a ser pequeñas. "Todavía puedes sentirlo, pero es menos peligroso ".

Minimizar el riesgo de terremotos es un objetivo para cualquier operación subterránea, ya sea la producción de petróleo y gas o el secuestro de carbono. Eso hizo que la Cuenca de Delaware, con su extraño patrón de terremotos, un gran objetivo para Dvory y Zoback. Fue un experimento natural en geomecánica, el "por qué" detrás de los terremotos inducidos.

Para descifrar el patrón, Dvory y Zoback primero modelaron las presiones subterráneas necesarias para hacer que las fallas en la cuenca se deslicen y conectaron esos valores con los valores de tensión estimados. Una vez que establecieron esa línea de base, calcularon las presiones de los poros alrededor de la cuenca de Delaware. Sus resultados mostraron un patrón claro:las formaciones geológicas en la cuenca norte donde anteriormente se habían producido hidrocarburos tenían presiones de poro más bajas que en la roca "no perturbada", y no hubo terremotos. La cuenca sur, que casi no tuvo producción previa de las mismas formaciones, tuvo presiones iniciales más altas y terremotos.

"En algunas áreas tenemos evidencia de desarrollo de petróleo y gas incluso desde la década de 1950, "Dvory dice." Donde hubo una producción significativa de hidrocarburos, la presión se agotó, y las formaciones esencialmente se volvieron más estables ".

Ahora, cuando los fluidos se inyectan de nuevo en esos 'estables, 'rocas previamente perforadas, la presión inicial es menor que la primera vez que se perforaron.

"Entonces, donde la producción de petróleo se produjo anteriormente, La inyección de corriente produce una presión insignificante más baja, de modo que es mucho menos probable que se produzcan terremotos. ", Explica Zoback." No es inconcebible que en algún momento, si inyectaste lo suficiente, probablemente podría causar un terremoto. Pero aquí, en el área que estudiamos, podemos documentar que lo que sucedió anteriormente afecta fuertemente cómo los procesos operativos actuales afectan la probabilidad de que se desencadene un terremoto ".

Apuntando a estos sitios de producción pasada de petróleo, con su terremoto terrestre inferior, podría ser un buen enfoque para el secuestro de carbono.

"Tenemos un desafío global para almacenar enormes volúmenes de dióxido de carbono en el subsuelo en los próximos diez a veinte años, ", Dice Zoback." Necesitamos lugares para almacenar de forma segura grandes volúmenes de dióxido de carbono durante cientos de años, lo que obviamente incluye no permitir que los aumentos de presión provoquen terremotos. No se puede subestimar la importancia de las geociencias para hacer frente a este desafío. Es un problema enorme pero la geociencia es el lugar crítico para comenzar ".