I geoscienziati di Stanford hanno escogitato un modo per rilevare migliaia di svenimenti, terremoti precedentemente mancati causati da fratturazione idraulica, o "fracking".

La tecnica può essere utilizzata per monitorare le attività sismiche durante le operazioni di fracking per aiutare a ridurre la probabilità di grandi, terremoti potenzialmente dannosi dal verificarsi, secondo il nuovo studio.

"Questi piccoli terremoti possono agire come canarini in una miniera di carbone, ", ha affermato il coautore dello studio William Ellsworth, un professore (ricerca) di geofisica presso la Stanford's School of Earth, Scienze energetiche e ambientali. "Quando accadono, dovrebbero essere visti come indicatori di cautela delle condizioni del sottosuolo che potrebbero portare a terremoti più grandi".

Il fracking comporta l'iniezione di fluido ad alta pressione nel sottosuolo per rompere le rocce aperte e rilasciare il gas naturale intrappolato all'interno. Mentre le rocce si spezzano, producono piccoli terremoti che erano in genere troppo piccoli per essere rilevati, fino ad ora.

"Nel nostro studio, puoi effettivamente vedere singoli terremoti che si verificano accanto alla sezione di un pozzo che viene fratturato, " ha detto la studentessa di dottorato di Stanford Clara Yoon, autore principale dello studio pubblicato su Giornale di ricerca geofisica .

Terremoti in Arkansas

Nell'ottobre 2010, i residenti vicino a un giacimento di gas naturale dell'Arkansas sono stati scossi da un terremoto di magnitudo 4 che è stato seguito da due scosse di assestamento più grandi nel febbraio 2011.

Gli scienziati affermano che questi grandi terremoti sono stati causati da iniezioni di acque reflue da siti di fracking in profondi pozzi sotterranei, e non mediante operazioni di fracking più vicine alla superficie.

"Questi sono stati alcuni dei primi terremoti legati allo sviluppo del gas di scisto ad attirare l'attenzione nazionale, "Ha detto Ellsworth.

Terremoti di magnitudo 4 e superiori hanno successivamente scosso l'Oklahoma, Texas e altri stati produttori di gas e petrolio.

Estrazione dei dati

Utilizzando un algoritmo avanzato di data mining sviluppato da Yoon e dai suoi colleghi, il team di Stanford ha condotto un'analisi retrospettiva dell'attività sismica in Arkansas prima dell'evento di magnitudo 4. L'algoritmo utilizza il riconoscimento del modello sismico per generare registrazioni dettagliate della sismicità.

L'analisi ha monitorato gli eventi sismici generati nei pozzi di produzione che utilizzavano il fracking e nei pozzi più profondi di smaltimento delle acque reflue nelle vicinanze.

"Ci interessava sapere come è iniziata la sequenza che ha portato al terremoto di magnitudo 4, " ha detto Yoon. "Abbiamo esaminato il primo periodo di attività sismica nel 2010, dal 1 giugno al 1 settembre, quando l'iniezione delle acque reflue era appena iniziata."

Quando Yoon ha eseguito l'algoritmo su questo set di dati, ha scoperto più di 14, 000 piccoli, terremoti precedentemente non segnalati. Confrontando i tempi e la posizione dei tremori con i dati di iniezione di fluidi forniti dallo stato dell'Arkansas, Yoon è stato in grado di dimostrare che la maggior parte dei terremoti era il risultato diretto di operazioni di fracking in 17 dei 53 pozzi di produzione.

"E' stata una sorpresa, " ha detto il coautore Gregory Beroza, il professore di geofisica Wayne Loel a Stanford. "Si era pensato, e abbiamo pensato, che i primi terremoti in quest'area erano legati all'iniezione di acque reflue. Ma abbiamo scoperto che la maggior parte era causata dal fracking".

Terremoti persistenti

Molti dei terremoti indotti dal fracking sono stati anche più grandi e più persistenti del previsto:proprietà insolite che indicano potenziali problemi futuri.

I terremoti generati dal fracking in genere non superano la magnitudo 0. È equivalente alla quantità di energia rilasciata quando un cartone di latte colpisce il pavimento dopo essere caduto da un bancone.

Ma diversi terremoti osservati nello studio erano di magnitudo 1, che è 31 volte più forte di un terremoto di magnitudo 0. Alcuni erano sopra la magnitudine 2, che è 1, 000 volte più forte della magnitudine 0.

La maggior parte dei terremoti indotti dal fracking si verificano vicino al pozzo e si dissipano rapidamente. Ma alcuni dei terremoti dell'Arkansas sono stati localizzati lontano dal pozzo e sono continuati settimane dopo la fine delle operazioni di fracking.

"Siamo rimasti particolarmente sorpresi dalle dimensioni e dalla persistenza della sismicità, " Ha detto Ellsworth. "Quando i terremoti durante le operazioni di fracking sono più grandi del previsto e persistono per settimane, indica un alto livello di stress in quella zona. I guasti sottoposti a sollecitazioni elevate sono instabili e possono scivolare, innescando terremoti più grandi”.

Il fatto che il fracking vicino ai pozzi di acque reflue abbia provocato migliaia di terremoti - troppi, troppo grande e che dura troppo a lungo - è stata una bandiera rossa che anche le condizioni di stress più profonde erano innescate per creare l'instabilità che ha innescato terremoti più grandi, Ha aggiunto.

"Vogliamo incoraggiare il monitoraggio sismico continuo prima dell'inizio delle operazioni di fracking, mentre sono in corso e dopo che hanno finito, " ha detto Beroza. "L'algoritmo sviluppato da Clara offre un efficiente, metodo conveniente per ottenere più informazioni dai dati esistenti, in modo che in futuro possano essere prese decisioni informate che riducano la possibilità che si verifichino terremoti più grandi".