Uno studio sui terremoti indotti dall'iniezione di fluidi in profondità nel sottosuolo ha rivelato schemi sorprendenti, suggerendo che le attuali raccomandazioni per la fratturazione idraulica, smaltimento delle acque reflue, e potrebbe essere necessario rivedere i pozzi geotermici.

I ricercatori dell'UC Santa Cruz hanno compilato e analizzato dati provenienti da tutto il mondo per i terremoti chiaramente associati ai pozzi di iniezione. Hanno scoperto che un singolo pozzo di iniezione può causare terremoti a distanze superiori a 6 miglia (10 chilometri) dal pozzo. Hanno anche scoperto che, generalmente, l'iniezione di fluidi nella roccia sedimentaria può causare maggiori, terremoti più distanti rispetto all'iniezione nella roccia del seminterrato sottostante.

"Questo è problematico, poiché il consiglio attuale è di iniettare preferibilmente nella sequenza sedimentaria come alternativa teoricamente più sicura alla roccia del basamento, " ha detto Emily Brodsky, professore di scienze della Terra e planetarie presso la UC Santa Cruz.

Il ricercatore post-dottorato Thomas Goebel ha affermato che il problema chiave è l'impronta spaziale della sismicità indotta attorno al pozzo di iniezione. "Non è che la roccia del seminterrato sia sicura, perché c'è ancora la possibilità di incontrare una faglia nella roccia del basamento che può causare un forte terremoto, ma la probabilità è ridotta perché l'impronta spaziale è minore, " Egli ha detto.

In un articolo pubblicato il 31 agosto in Scienza , Goebel e Brodsky hanno descritto due modelli distinti di sismicità indotta, che associavano a diversi meccanismi fisici che agiscono nelle rocce del basamento e nelle rocce sedimentarie. Nel primo modello, associato all'iniezione nella roccia del seminterrato, i terremoti tendono a verificarsi in un ammasso compatto attorno al pozzo, con un forte calo dei terremoti più lontano dal pozzo. Nell'altro modello, associato a rocce sedimentarie, i terremoti indotti diminuiscono gradualmente con la distanza dal pozzo e si verificano a distanze molto maggiori.

Si pensava che il meccanismo fisico con cui i pozzi di iniezione inducono i terremoti fosse un risultato diretto dell'aumento della pressione del fluido nei pori della roccia, facendo scivolare più facilmente le faglie. Questo meccanismo può spiegare il modello spaziale della sismicità visto con l'iniezione nella roccia del seminterrato, ha detto Goebel. Ma il modello visto con l'iniezione nella roccia sedimentaria suggerisce un meccanismo diverso derivante da un efficiente "accoppiamento poroelastico, " che controlla la capacità della roccia di trasmettere sollecitazioni fluide nella matrice della roccia solida.

"Quando inietti acqua nel terreno, spinge sulla roccia circostante e crea sollecitazioni elastiche nella roccia, che può esercitare pressione su faglie a distanza senza mettere acqua in quelle faglie. Quindi se la poroelasticità è dominante, si finisce con un ingombro maggiore perché carica le faglie vicine oltre l'area di maggiore pressione dei pori, " disse Brodskij.

Secondo Goebel, la roccia del basamento cristallino è più rigida e ha una porosità inferiore rispetto alla roccia sedimentaria. "Perciò, l'aumento della pressione interstiziale è limitato a sacche isolate intorno al pozzo, e l'accoppiamento di questo con il campo di sollecitazione complessivo è basso, " Egli ha detto.

Goebel ha affermato che i loro risultati aiutano a spiegare l'entità della sismicità indotta in regioni come l'Oklahoma, dove ci sono molti siti di iniezione nei giacimenti di petrolio e gas. L'Oklahoma ha visto un drammatico aumento dei terremoti dal 2010, al punto che ora ci sono più terremoti ogni anno in Oklahoma che in California. Goebel e Brodsky non hanno incluso siti in Oklahoma nel loro studio, però, poiché ci sono così tanti pozzi di iniezione da non poter isolare gli effetti dei singoli pozzi.

"In Oklahoma, stanno iniettando nell'unità sedimentaria ad alta porosità sopra il seminterrato, ma queste sollecitazioni elastiche possono essere trasmesse su una grande distanza, in modo da poter attivare un grande guasto nel seminterrato a una distanza di 10 chilometri, " Ha detto Goebel. "Questo potrebbe essere quello che stiamo vedendo in posti come l'Oklahoma."