Stärkere Erdbeben in Verbindung mit unterirdisch eingespritztem Ölfeld-Abwasser, Studienergebnisse

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Die Ergebnisse einer neuen Studie deuten darauf hin, dass die Entsorgung von Abwasser aus Ölfeldern zu immer tieferen und stärkeren Erschütterungen beitragen kann.

Forscher wissen seit langem, dass das Pumpen von Flüssigkeiten in den tiefen Untergrund Erdbeben auslösen kann, aber in einer neuen Studie, die am 16. Juli in der Zeitschrift Nature Communications veröffentlicht wurde, haben Forscher Beweise dafür vorgelegt, dass die Dichte des unterirdisch eingespritzten Abwassers auch mit immer größeren und stärkeren Erdbeben verbunden ist.

Der Studienforscher Ryan Pollyea vom Department of Geosciences des Virginia Tech College of Science und Kollegen fanden heraus, dass in Regionen mit weit verbreiteter Ölfeld-Abwasserentsorgung und einer höheren Dichte des injizierten Wassers im Vergleich zu tiefen, natürlich vorkommenden Flüssigkeiten die Erdbeben mit der gleichen Geschwindigkeit wie die Abwasserentsorgung tiefer werden.

Belege zeigen, dass in Oklahoma und Süd-Kansas das unterirdisch in die Arbuckle-Formation eingespritzte Ölfeldabwasser viel dichter ist als die natürlichen Flüssigkeiten, die in den tieferen seismogenen Zonenfehlern vorkommen.

Dies stellt ein Problem dar, denn wenn das Abwasser eine höhere Dichte aufweist als natürlich vorkommende Flüssigkeiten, sinkt das Abwasser und erhöht den Flüssigkeitsdruck tief unter der Erde.

Die Forscher sagten, dass Druckänderungen in Tiefen von mindestens 5 Meilen mehr hochgradige Erdbeben verursachen können, unabhängig davon, ob die Anzahl der auftretenden Erdbeben abnimmt.

Durch die Analyse von Erdbebendaten aus der gesamten Region Nord-Oklahoma und Süd-Kansas beobachteten sie, dass die Zahl der Erdbeben hoher Stärke trotz abnehmender Erdbebenereignisse zunimmt.

Erdbebendaten in Regionen mit weit verbreiteter Ölfeld-Abwasserentsorgung zeigen, dass die Dichte des unterirdisch eingeleiteten Abwassers auch mit immer tieferen und stärkeren Erdbeben verbunden ist.  Foto: REUTERS/Lenzy Krehbiel-Burton

Die Daten zeigten, dass Erdbeben größer als Stärke 4 von 2017 bis 2018 um mehr als 150 Prozent zunahmen. Die Zahl der Erdbeben mit einer Stärke von 2,5 oder mehr sank dagegen im gleichen Zeitraum um 35 Prozent.

“In vielen Fällen treten diese Erdbeben auf, wenn Ölfeldabwässer durch Pumpen in tiefe geologische Formationen entsorgt werden”, sagte Pollyea.

Pollyea erklärte, dass sich bei der Einleitung von Abwasser in den tiefen Untergrund ein Flüssigkeitsdruck aufbaut und von den Injektionsbohrungen wegwandert, destabilisierende Störungen verursacht und durch Injektionen verursachte Erdbeben verursacht. Ein Beispiel für einen solchen Vorfall ist das 5,8-malige Erdbeben in Pawnee, Oklahoma, im Jahr 2016.

Die Ergebnisse könnten sich als hilfreich für Wissenschaftler, politische Entscheidungsträger und Regulierungsbehörden erweisen, die an Maßnahmen zur Erdbebenbekämpfung beteiligt sind.

“Die Ergebnisse dieser Studie deuten darauf hin, dass der Dichtekontrast zwischen produziertem Wasser und Kellerflüssigkeiten ein wesentlicher Bestandteil des Risikoprofils für injektionsbedingte Erdbeben bei der Ölfeldabwasserentsorgung in tiefen geologischen Formationen ist”, schrieben Pollyea und Kollegen.

“Wir hoffen, dass diese Studie weitere Forschungen über den Zusammenhang zwischen Flüssigkeitseigenschaften und injektionsbedingter Seismizität anregt.”

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