Растёт риск землетрясений, спровоцированных людьми

Люди давно знали, что могут вызвать землетрясения своей деятельностью. Как только начали добывать полезные ископаемые из земли, появилась опасность камнепадов и обвалов в шахтах. /epochtimes.ru/

В настоящее время землетрясения, вызванные людьми, происходят в гораздо больших масштабах. События последнего столетия показали, что добыча полезных ископаемых является лишь одним из многих видов промышленной деятельности, которая может вызвать достаточно крупные землетрясения, причинить значительный ущерб и привести к человеческим жертвам. Сейсмогенно опасными являются строительство плотин и водохранилищ, добыча нефти и газа, а также производство геотермальной энергии.

В связи с тем, что всё больше и больше видов промышленной деятельности признаются потенциально сейсмогенными, Nederlandse Aardolie Maatschappij BV, компания по добыче нефти и газа в Нидерландах, поручила нам провести всеобъемлющее исследование всех известных антропогенных землетрясений.

Мы собрали в одну целостную картину сотни частей головоломки, разбросанных в литературе и сказаниях многих народов. То, что многие виды производственной деятельности могут быть потенциально сейсмогенными, стало неожиданностью для многих учёных. По мере того, как масштабы промышленности увеличиваются, проблема спровоцированных людьми землетрясений тоже обостряется.

Кроме того, мы обнаружили, что, поскольку небольшие землетрясения могут вызвать более крупные, производственная деятельность может привести в редких случаях к очень большим разрушениям.

Как люди вызывают землетрясения

В рамках нашего исследования мы собрали базу данных о случаях, которые, по нашим сведениям, в полной мере актуальны. 28 января мы опубликуем эти данные, чтобы информировать общественность, стимулировать новые научные исследования в этой области и найти способ справиться с этим новым вызовом человеческой изобретательности.

Согласно Earth-Science Reviews, большинство спровоцированных землетрясений связаны с горнодобывающей деятельностью (37.4%), а также созданием искусственных водохранилищ (23.3%), с природной нефтью и газом (15%), геотермальными источниками (7.8%), закачиванием в пласт жидкости (5%), гидроразрывом пласта (3.9%), ядерными взрывами (3%), научными экспериментами (1.8%), извлечением подземных вод (0.7%), улавливанием и хранением двуокиси углерода (0.3%), строительством (0.3%).

Изначально технология добычи была примитивной. Шахты были небольшими и сравнительно неглубокими. Аварии случались редко и были незначительными.

Но современные шахты бывают более трёх километров в глубину и простираются на несколько километров от берега под океанским дном. Общий объём удалённой породы по всему миру составляет несколько десятков миллиардов тонн в год — это вдвое больше, чем 15 лет назад. При этом объём добычи удвоится в течение следующих 15 лет. Большая часть угля — основного топлива для индустрии — уже извлечена из неглубоких слоёв, и шахты должны стать больше и глубже, чтобы удовлетворить спрос.

По мере расширения шахт землетрясения стали происходить всё чаще и приносить всё больше ущерба. Сотни смертей произошли в угольных шахтах в течение последних нескольких десятилетий в результате землетрясений магнитудой до 6,1, которые были спровоцированы людьми.

Другие виды деятельности, которые могут вызвать землетрясения, включают возведение тяжёлых строительных объектов. Один из примеров — башня «Тайбэй 101» на Тайване. После начала строительства (1997 год) сейсмическая активность в Тайбэе усилилась, как полагают, из-за давления небоскрёба массой 700 тысяч тонн на малую площадь опорных свай.

Башня «Тайбэй 101» на Тайване. Фото: Wikipedia Commons

В начале XX века стало ясно, что заполнение крупных водохранилищ также может вызвать землетрясения. В 1967 году, всего через пять лет после того, как 32-километровое водохранилище Koyna в западном индийском штате Махараштра было заполнено, произошло землетрясение магнитудой 6,3. Погибли по меньшей мере 180 человек, была повреждена плотина.

Плотина Koyna в западном индийском штате Махараштра. Фото: Wikipedia Commons

На протяжении последующих десятилетий циклическая сейсмическая активность была связана с повышением и понижением уровня воды в водохранилищах. Землетрясения магнитудой больше 5 происходят там в среднем каждые четыре года. Около 170 водохранилищ во всём мире, как сообщается, вызывали сейсмическую активность.

Добыча нефти и газа стала причиной нескольких разрушительных землетрясений в Калифорнии. Эта отрасль становится все более сейсмогенной по мере того, как нефтяные и газовые месторождения истощаются.

Относительно новая технология добычи нефти и сланцевого газа — гидравлический разрыв пласта (ГРП), который по своей природе порождает небольшие землетрясения, так как в породах образуются трещины. Это может привести к крупному землетрясению.

Самое большое землетрясение, с магнитудой 4,6, вызванное гидроразрывом нефтеносного пласта, произошло в Канаде. В Оклахоме происходят одновременно и добыча нефти и газа, и удаление сточных вод, и гидроразыв пласта. Землетрясения силой до 5,7 балла раскачали небоскрёбы, которые были возведены задолго до появления такой неожиданной сейсмичности. Если подобное землетрясение произойдёт в Европе, то может ощущаться в столицах нескольких стран.

Наше исследование показало, что производство геотермального пара и воды было связано с землетрясением магнитудой 6,6 в Серро Прието, Мексика. Геотермальная энергия не является естественным ресурсом, возобновляемым в масштабе времени человеческой жизни, поэтому вода должна закачиваться под землю, чтобы обеспечить непрерывную подачу. Этот процесс, как представляется, ещё более сейсмогенный, чем производство. Есть многочисленные примеры землетрясений, вызванных закачкой воды в буровые скважины в Калифорнии.

Под землю закачиваются углекислый газ и природный газ, что также приводит к сейсмической активности. Недавний проект для хранения 25% природного газа в Испании на старом, заброшенном морском месторождении нефти привёл к немедленному увеличению сейсмической активности и землетрясениям магнитудой до 4,3. Из-за угрозы для общественной безопасности этот проект стоимостью $1,8 миллиарда закрыли.

Что это означает для будущего

В настоящее время землетрясения, вызванные крупными промышленными проектами, уже не вызывают удивления или отрицания. В 2008 году землетрясение магнитудой 8 произошло в провинции Сычуань в Китае, погибло около 90 000 человек. Оно опустошило более 100 городов, разрушило дома, дороги и мосты. Одной из причин считают заполнение резервуара плотины Цзипингпу, хотя это ещё предстоит доказать.

Знаменитая плотина «Три ущелья» в Китае, который в настоящее время потребляет 10 кубических миль воды, уже вызвала землетрясение силой 4,6 балла и находится под тщательным наблюдением.

Учёные говорят, что землетрясения могут произвести «эффект бабочки»: небольшие изменения могут стать последней каплей и вызвать крупные землетрясения.

Землетрясение силой 5 баллов высвобождает столько же энергии, сколько атомная бомба, сброшенная на Хиросиму в 1945 году. Землетрясение магнитудой 7 высвобождает столько энергии, сколько крупнейшее ядерное оружие — царь-бомба, испытанная Советским Союзом в 1961 году. Риск таких землетрясений, спровоцированных людьми, крайне мал, но последствия, если это произойдёт, будут чрезвычайно велики и могут привести к крупной катастрофе. Тем не менее, редкие и разрушительные землетрясения являются фактом на нашей планете, независимо от человеческой деятельности или её отсутствия.

Мы считаем, что единственным способом уменьшить силу потенциальных землетрясений является ограничение масштабов самих проектов. На практике это означало бы шахты и водохранилища меньших размеров, уменьшение добычи полезных ископаемых, нефти и газа, более мелкие скважины т.д. Должен быть найден баланс между растущей потребностью в энергии и ресурсах и уровнями риска, который приемлем в каждом отдельном проекте.

Авторы: Джиллиан Фаулджер, профессор геофизики, университет Дарема; Джон Глюйас, университет Дарема; Майлз Уилсон, университет Дарема.

Источник: www.epochtimes.ru