I geofisici di Stanford hanno sviluppato una mappa dettagliata degli stress che agiscono sulla Terra in tutto il bacino del Permiano nel Texas occidentale e nel New Mexico sudorientale, evidenziando le aree della regione ricca di petrolio che potrebbero essere a maggior rischio per futuri terremoti indotti dalle operazioni di produzione.

Il nuovo studio, pubblicato questo mese sulla rivista L'avanguardia , fornisce una mappa codificata a colori dei 75, regione di 000 miglia quadrate che identifica quei potenziali siti di sviluppo di petrolio e gas che avrebbero maggiori probabilità di innescare un terremoto associato all'iniezione di fluidi.

Precedenti ricerche di Stanford hanno dimostrato che le acque reflue iniettate come fase della fratturazione idraulica (fracking) sono alla base di un aumento dell'attività sismica in alcune parti degli Stati Uniti centrali e orientali, in particolare in Oklahoma, a partire dal 2005. Sebbene nessuno di questi terremoti di entità da lieve a moderata abbia ancora causato danni o lesioni materiali significativi, rappresentano una maggiore probabilità di terremoti più grandi.

Ora, Il Texas è pronto a prendere il centro della scena mentre il bacino del Permiano sta diventando la più importante regione produttrice di petrolio e gas del paese. Negli anni '20, le compagnie energetiche iniziarono ad estrarre i abbondanti giacimenti petroliferi del bacino durante un boom durato decenni. Più recentemente, il progresso delle tecniche di fratturazione idraulica ha stimolato una nuova frenesia di sviluppo. Centinaia di migliaia di pozzi potrebbero essere perforati nella regione nei prossimi decenni.

"Vogliamo superare il problema in Texas, ", ha affermato il coautore dello studio Mark Zoback, il Benjamin M. Page Professor di Geofisica alla Stanford's School of Earth, Scienze energetiche e ambientali (Stanford Earth), che ha condotto numerosi studi di Stanford in Oklahoma. "Vogliamo impedire che l'iniezione di fluidi inneschi anche piccoli terremoti in Texas in modo che la probabilità di terremoti più grandi sia significativamente ridotta".

Ambiente ad alto stress

Per valutare il rischio di futuri terremoti, i ricercatori devono prima capire la direzione delle sollecitazioni in una regione e la loro entità approssimativa. Quando il campo di sollecitazione si allinea con un difetto preesistente in un certo modo, la colpa può scivolare, potenzialmente produrre un terremoto. In regioni come gli Stati Uniti centrali e orientali, lontano dai confini delle placche tettoniche come la faglia di Sant'Andrea, questo slittamento avviene come un processo naturale, ma molto raramente. Ma l'aumento della pressione del fluido in profondità riduce l'attrito lungo la faglia, a volte provocando un terremoto.

"L'iniezione di fluido può causare un terremoto su una faglia che potrebbe non produrre un terremoto naturale per migliaia di anni da oggi, ", ha affermato l'autore principale dello studio Jens-Erik Lund Snee, un dottorato di ricerca studente presso il Dipartimento di Geofisica della Stanford Earth.

In uno studio precedente, Zoback e lo studioso postdottorato Cornelius Langenbruch hanno scoperto che in Oklahoma, iniezione di fluido ha causato circa 6, 000 anni di terremoti naturali che si verificheranno in circa cinque anni.

Creare una mappa dello stress di nuova generazione

Basandosi sui precedenti sforzi per creare mappe di stress e potenziale sismico nel bacino del Permiano, i ricercatori di Stanford hanno aggiunto centinaia di nuovi punti dati dal Texas occidentale e dal New Mexico sudorientale, gran parte dei dati sono forniti dall'industria petrolifera e del gas. Le loro scoperte dipingono un quadro complicato del bacino del Permiano, che presenta alcune aree di sollecitazione orizzontali relativamente consistenti insieme ad altre che mostrano rotazioni direzionali drammatiche. "Siamo rimasti sorpresi di vedere una variabilità così elevata, " ha detto Lund Snee. "Solleva molte domande su come si possono avere rotazioni del genere nel mezzo di una placca continentale, lontano da un confine piatto."

"Questo è uno dei campi di stress più interessanti che abbia mai visto, " ha detto Zoback. "Mentre il campo di stress in questa regione è sorprendentemente complesso, i dati sono ottimi e avendo documentato di cosa si tratta, ora possiamo agire su queste informazioni e cercare di impedire che il bacino del Permiano diventi Oklahoma 2.0".

Uno strumento più sicuro, perforazione più efficiente

I ricercatori di Stanford hanno affermato che la nuova mappa dello stress fornisce alle compagnie petrolifere dati quantitativi dettagliati per prendere decisioni su operazioni di perforazione più efficaci nel bacino del Permiano. "Questo è il quadro più completo dell'orientamento dello stress e dell'entità relativa che abbiano mai avuto, " Ha detto Zoback. "Possono utilizzare questi dati ogni giorno per decidere la direzione migliore per perforare e come eseguire operazioni di fratturazione idraulica ottimali".

Gli studi futuri si concentreranno sul miglioramento della conoscenza delle linee di faglia nella regione e sull'acquisizione di una migliore comprensione della pressione dei fluidi, in particolare come la quantità di acqua iniettata (sia ora che in passato) ha influenzato i meccanismi geologici in atto nell'area.

"C'è il potenziale per molti terremoti in questa zona, " ha detto Lund Snee. "Vogliamo capire cosa li sta causando e fornire alle aziende gli strumenti per evitare di innescarli".