Due doline giganti vicino a Wink, Texas, potrebbe essere solo la punta dell'iceberg, secondo un nuovo studio che ha trovato tassi allarmanti di nuovi movimenti di terra che si estendono ben oltre le famigerate doline.

Questa è la scoperta di un team geofisico della Southern Methodist University, Dallas che in precedenza aveva riportato la velocità con cui le doline si stanno espandendo e ne stanno formando di nuove.

Ora il team ha scoperto che anche varie località in vaste porzioni di quattro contee del Texas stanno affondando e sollevandosi.

Le immagini satellitari radar mostrano un movimento significativo del suolo su un'area di 4000 miglia quadrate, in un punto fino a 40 pollici negli ultimi due anni e mezzo, dicono i geofisici.

"Il movimento del terreno che vediamo non è normale. Il terreno in genere non lo fa senza qualche causa, " disse il geofisico Zhong Lu, un professore del Dipartimento di Scienze della Terra di Roy M. Huffington alla SMU e un esperto globale nell'analisi delle immagini radar satellitari.

"Questi pericoli rappresentano un pericolo per i residenti, strade, ferrovia, argini, dighe, e oleodotti e gasdotti, nonché il potenziale inquinamento delle acque sotterranee, " Lu ha detto. "Proattivo, un monitoraggio continuo e dettagliato dallo spazio è fondamentale per garantire la sicurezza di persone e proprietà".

Gli scienziati hanno fatto la scoperta con l'analisi di immagini radar a media risoluzione (da 15 piedi a 65 piedi) scattate tra novembre 2014 e aprile 2017. Le immagini coprono porzioni di quattro contee petrolifere dove c'è una forte produzione di idrocarburi dall'Occidente ricco di petrolio. Bacino Permiano del Texas.

L'immaginario, insieme ai dati sulla produzione di pozzi petroliferi della Texas Railroad Commission, suggerisce che il terreno instabile dell'area è associato a decenni di attività petrolifera e al suo effetto sulle rocce sotto la superficie della terra.

I ricercatori della SMU avvertono che il movimento del suolo può estendersi oltre ciò che il radar ha osservato nell'area delle quattro contee. L'intera regione è altamente vulnerabile all'attività umana a causa della sua geologia:sale solubili in acqua e formazioni calcaree, e formazioni di scisto.

"La nostra analisi ha esaminato solo quest'area di 4000 miglia quadrate, " ha detto il coautore dello studio e ricercatore Jin-Woo Kim, un ricercatore presso il Dipartimento di Scienze della Terra SMU.

"Siamo abbastanza sicuri che quando guardiamo oltre, E noi siamo, che scopriremo che c'è movimento del suolo anche oltre quello, " ha detto Kim. "Questa regione del Texas è stata perforata come un puntaspilli con pozzi di petrolio e pozzi di iniezione fin dagli anni '40 e le nostre scoperte associano tale attività al movimento del suolo".

Lu, Shuler-Foscue Chair presso SMU, e Kim hanno riportato i loro risultati nella pubblicazione Nature Rapporti scientifici , nell'articolo "Associazione tra geohazards localizzati nel Texas occidentale e attività umane, riconosciuto dalle immagini radar satellitari Sentinel-1A/B."

I ricercatori hanno analizzato le immagini radar satellitari rese pubbliche dall'Agenzia spaziale europea, e lo ha integrato con i dati sull'attività petrolifera della Texas Railroad Commission.

Lo studio è tra i primi del suo genere a identificare segnali di deformazione su piccola scala su una vasta regione attingendo da grandi set di dati che coprono un certo numero di anni e quindi aggiungendo informazioni supplementari.

La ricerca è supportata dal programma NASA Earth Surface and Interior, e la dotazione Shuler-Foscue alla SMU.

Le immagini catturano cambiamenti che altrimenti potrebbero passare inosservati

I geofisici SMU hanno concentrato la loro analisi su piccoli, localizzato, in rapido sviluppo di movimenti di terra pericolosi in porzioni di Winkler, Reparto, contee di Reeves e Pecos, un'area grande quasi quanto il Connecticut. L'area di studio comprende i comuni di Pecos, Monahan, Fort Stockton, Imperiale, Occhiolino e Kermit.

Le immagini dell'Agenzia spaziale europea sono il risultato dell'interferometria radar satellitare di satelliti orbitanti open source lanciati di recente che rendono le immagini radar liberamente disponibili al pubblico.

Con radar interferometrico ad apertura sintetica, o InSAR in breve, i satelliti consentono agli scienziati di rilevare cambiamenti che non sono visibili ad occhio nudo e che altrimenti potrebbero passare inosservati.

La tecnologia satellitare può catturare la deformazione del suolo con una precisione di sub-pollici o meglio, con una risoluzione spaziale di poche iarde o meglio su migliaia di miglia, dicono i ricercatori.

Movimento del suolo associato all'attività petrolifera

I ricercatori della SMU hanno scoperto una relazione significativa tra il movimento del suolo e le attività petrolifere che includono l'iniezione di fluidi pressurizzati nelle formazioni rocciose geologicamente instabili della regione.

L'iniezione di fluidi include l'iniezione di acqua salata reflua nei pozzi vicini, e l'inondazione di anidride carbonica di giacimenti in esaurimento per stimolare il recupero del petrolio.

I fluidi iniettati aumentano la pressione dei pori nelle rocce, e il rilascio dello stress è seguito dal sollevamento del suolo. I ricercatori hanno scoperto che il movimento del suolo coincideva con sequenze vicine di velocità di iniezione delle acque reflue e volume e iniezione di CO2 nei pozzi vicini.

In relazione allo sprofondamento e allo sconvolgimento del terreno sono anche la dissoluzione delle formazioni di sale a causa della fuoriuscita di acqua dolce negli impianti petroliferi sotterranei abbandonati, così come l'estrazione del petrolio.

Affondamento e sollevamento rilevati da Wink a Fort Stockton

Come ci si può aspettare, la subsidenza più significativa è a circa mezzo miglio a est dell'enorme dolina Wink n. 2, dove ci sono due ciotole di subsidenza, uno dei quali è affondato più di 15,5 pollici all'anno. Il rapido sprofondamento è molto probabilmente causato dall'infiltrazione d'acqua attraverso pozzi abbandonati nella formazione del Salado e dalla dissoluzione degli strati di sale, minacciando un possibile crollo del terreno.

In due pozzi di iniezione di acque reflue a 9,3 miglia a ovest di Wink e Kermit, il radar ha rilevato uno sconvolgimento di circa 2,1 pollici che ha coinciso con l'aumento del volume di iniezione. I pozzi di iniezione si estendono per circa 4, 921 piedi a 5, 577 piedi di profondità in una formazione di arenaria.

In prossimità di 11 pozzi di iniezione di CO2 a circa sette miglia a sud-ovest di Monahans, l'analisi radar ha rilevato un sollevamento della superficie superiore a 1 pollice. I pozzi sono circa 2, 460 piedi a 2, 657 piedi di profondità. Come per l'iniezione di acque reflue, L'iniezione di CO2 ha aumentato la pressione dei pori nelle rocce, così quando lo stress è stato alleviato è stato seguito da un sollevamento di circa 1 pollice in superficie.

I ricercatori hanno anche esaminato un'area a 4,3 miglia a sud-ovest di Imperial, dove una subsidenza significativa dall'acqua dolce che scorre attraverso gli involucri dei pozzi incrinati, tubi d'acciaio corrosi e pozzi abbandonati non tappati sono stati ampiamente segnalati.

L'acqua è trapelata nella formazione Salado facilmente dissolta, vuoti creati, e fece sprofondare il terreno e far salire l'acqua dal sottosuolo, inclusa la creazione del lago Boehmer, che non esisteva prima del 2003.

L'analisi radar del team SMU ha rilevato una rapida subsidenza che va da tre quarti di pollice a quasi 4 pollici attorno ai pozzi attivi, pozzi abbandonati e pozzi orfani.

"Movimenti intorno alle strade e agli impianti petroliferi a sud-ovest di Imperial, Texas, dovrebbero essere attentamente monitorati per mitigare potenziali catastrofi, " scrivono i ricercatori nello studio.

Circa 5,5 miglia a sud di Pecos, la loro analisi radar ha rilevato più di 1 pollice di subsidenza vicino a nuovi pozzi perforati tramite fratturazione idraulica e in produzione dall'inizio del 2015. Ci sono stati anche sei piccoli terremoti registrati lì negli ultimi anni, suggerendo che la deformazione del terreno ha generato sollecitazioni accumulate e causato lo scivolamento delle faglie esistenti.

"Abbiamo assistito a un'ondata di attività sismica intorno a Pecos negli ultimi cinque-sei anni. Prima del 2012, terremoti non erano stati registrati lì. Allo stesso tempo, i nostri risultati indicano chiaramente che si sta verificando una deformazione del terreno vicino a Pecos, " ha detto Kim. "Anche se i terremoti e la subsidenza della superficie potrebbero essere una coincidenza, non possiamo escludere la possibilità che questi terremoti siano stati indotti da attività di produzione di idrocarburi».

Scienziati:potenziare la rete di stazioni sismiche per rilevare meglio l'attività

Kim ha affermato la necessità di una migliore localizzazione dei terremoti e della soglia di rilevamento attraverso una rete ampliata di stazioni sismiche, insieme al monitoraggio continuo della superficie con i metodi di telerilevamento radar dimostrati.

"Questo è necessario per conoscere la causa del recente aumento dell'attività sismica, " Kim ha detto. "I nostri sforzi per monitorare continuamente il Texas occidentale con questa tecnica satellitare avanzata possono aiutare a mantenere la sicurezza, produzione di petrolio in corso".

Monitoraggio quasi in tempo reale della deformazione del suolo possibile in pochi anni

I set di dati radar satellitari hanno permesso ai geofisici della SMU di rilevare sia la deformazione bidimensionale est-ovest del suolo, così come la deformazione verticale.

Lu, uno scienziato leader nelle applicazioni InSAR, è un membro del Science Team per la missione InSAR dedicata degli Stati Uniti e dell'India NASA-ISRO (chiamata NISAR), previsto per il lancio nel 2021 per studiare i rischi e il cambiamento ambientale globale.

InSAR accede a una serie di immagini catturate da uno strumento radar di lettura montato sul satellite in orbita Sentinel-1A/B. I satelliti orbitano a 435 miglia sopra la superficie terrestre. Sentinel-1A è stato lanciato nel 2014 e Sentinel-1B nel 2016 come parte del programma Copernicus dell'Unione Europea.

La costellazione Sentinel-1A/B fa rimbalzare un segnale radar dalla terra, quindi registra il segnale mentre torna indietro, consegna delle misurazioni. Le misurazioni consentono ai geofisici di determinare la distanza dal satellite al suolo, rivelando come le caratteristiche sulla superficie terrestre cambiano nel tempo.

"Il monitoraggio quasi in tempo reale della deformazione del suolo ad elevate risoluzioni spaziali e temporali è possibile in pochi anni, utilizzando più satelliti come Sentinel-1A/B, NISAR e altri, " ha detto Lu. "Questo rivoluzionerà la nostra capacità di caratterizzare i rischi indotti dall'uomo e naturali, e ridurre i loro danni all'umanità, infrastrutture e il settore energetico".