I terremoti nel bacino meridionale del Delaware (puntini rossi) si verificano dove non c'è stata produzione storica dal Delaware Mountain Group (cerchi viola, la dimensione del cerchio indica il volume di olio e acqua prodotti). Credito:Dvory et al.
Il sequestro del carbonio nel sottosuolo, ovvero l'immagazzinamento del carbonio nelle rocce in profondità, offre una soluzione parziale per la rimozione del carbonio dall'atmosfera. Utilizzato insieme alla riduzione delle emissioni, il sequestro geologico del carbonio potrebbe aiutare a mitigare il cambiamento climatico antropogenico. Ma come altre operazioni sotterranee, comporta dei rischi, compresi i terremoti.
I geofisici stanno ancora lavorando per capire cosa può scatenare terremoti indotti dall'uomo, documentati a partire dagli anni Sessanta. nuovo studio, pubblicato in Geologia di giovedì, esplora perché parte di un giacimento petrolifero pesantemente prodotto negli Stati Uniti ha terremoti, e parte di esso no. Per la prima volta, gli autori dimostrano che l'influenza delle passate trivellazioni petrolifere modifica le sollecitazioni sulle faglie in modo tale che l'iniezione di fluidi ha meno probabilità di indurre, o innescare, terremoti di oggi.
Lo studio si concentra sul bacino del Delaware, un giacimento per la produzione di petrolio e gas che attraversa il confine tra il Texas occidentale e il New Mexico. La trivellazione lì ha avuto luogo almeno dagli anni '70, con più di 10, 000 individui attivi che punteggiano la regione. Là, I geofisici di Stanford No'am Dvory e Mark Zoback hanno notato un modello interessante nell'attività sismica. Recenti terremoti poco profondi sono stati per lo più localizzati nella metà meridionale del bacino, mentre la metà settentrionale è sismicamente tranquilla, nonostante l'iniezione di acque reflue poco profonde che si verificano attraverso il bacino.
"La domanda convincente, poi, è perché tutti i terremoti superficiali sono limitati a un'area e non più diffusi?" dice Zoback.
I terremoti possono essere indotti iniettando fluidi come le acque reflue nel sottosuolo. Quando le acque reflue vengono iniettate nelle rocce, aumentano le pressioni, sottoporre a maggiore sollecitazione le rocce e le eventuali faglie presenti. Se quelle pressioni e stress diventano abbastanza alti, può capitare un terremoto.
I terremoti da iniezione nel bacino meridionale del Delaware tendono a essere poco profondi e di magnitudo relativamente bassa, in genere abbastanza forte da scuotere i piatti, ma non abbastanza da causare danni. Però, se si attivano faglie più profonde, possono verificarsi terremoti di magnitudo maggiore e causare danni. Per esempio, nel marzo 2020, un terremoto di magnitudo 4.6 si è abbattuto a Mentone, Texas, probabilmente a causa dell'iniezione profonda che ha interagito con le faglie nella roccia del basamento cristallino a circa cinque miglia sotto terra.
"La dimensione di un terremoto è limitata dalla dimensione della faglia che scivola, "Spiega Dvory. Dove le faglie sono poco profonde e piccole (pochi chilometri di grandezza), le magnitudo dei terremoti tendono ad essere piccole. "Puoi ancora sentirlo, ma è meno pericoloso."
Ridurre al minimo il rischio di terremoti è un obiettivo per qualsiasi operazione nel sottosuolo, che si tratti della produzione di petrolio e gas o del sequestro del carbonio. Ciò ha reso il bacino del Delaware, con il suo strano schema di terremoti, un ottimo bersaglio per Dvory e Zoback. Era un esperimento naturale di geomeccanica, il "perché" dietro i terremoti indotti.
Per decifrare il modello, Dvory e Zoback hanno prima modellato le pressioni sotterranee necessarie per far scivolare le faglie nel bacino e hanno collegato quei valori ai valori di sollecitazione stimati. Una volta stabilita quella linea di base, hanno calcolato le pressioni dei pori intorno al bacino del Delaware. I loro risultati hanno mostrato uno schema chiaro:le formazioni geologiche nel bacino settentrionale dove in precedenza erano stati prodotti gli idrocarburi avevano pressioni dei pori inferiori rispetto alla roccia "non perturbata", e non ci furono terremoti. Il bacino meridionale, che aveva quasi nessuna produzione precedente dalle stesse formazioni, avuto pressioni iniziali e terremoti più elevati.
"In alcune aree abbiamo prove di sviluppo di petrolio e gas anche dagli anni '50, "Dvory dice. "Dove c'era una produzione significativa di idrocarburi, la pressione si è esaurita, e le formazioni sono diventate essenzialmente più stabili."
Ora, quando i fluidi vengono iniettati di nuovo in quelli "stabili, 'precedentemente perforato rocce, la pressione iniziale è inferiore rispetto alla prima foratura.
"Quindi, dove in precedenza avveniva la produzione di petrolio, l'iniezione di corrente determina una pressione irrilevantemente inferiore in modo tale che è molto meno probabile che scateni terremoti, " spiega Zoback. "Non è inconcepibile che a un certo punto, se hai iniettato abbastanza, potresti probabilmente causare un terremoto. Ma qui nella zona che studiamo, siamo in grado di documentare che ciò che è accaduto in precedenza influenza fortemente il modo in cui i processi operativi attuali influenzano la probabilità di innescare un terremoto".
Mirare a questi siti della passata produzione di petrolio, con il loro minor rischio sismico, potrebbe essere un buon approccio per il sequestro del carbonio.
"Abbiamo una sfida globale per immagazzinare enormi volumi di anidride carbonica nel sottosuolo nei prossimi dieci o vent'anni, " Dice Zoback. "Abbiamo bisogno di luoghi in cui conservare in sicurezza enormi volumi di anidride carbonica per centinaia di anni, il che ovviamente include il non permettere che aumenti di pressione provochino terremoti. L'importanza della geoscienza nell'affrontare questa sfida non può essere sopravvalutata. È un problema enorme, ma la geoscienza è il punto critico da cui iniziare."
