این روزها اگر کسی در اخبار یا روزنامه ها نامی از زلزله بشنود قبل از هر چیز زلزله نپال به ذهن شان می آید اما زلزله نپال تنها زلزله مهمی نیست که اخیراً رخ داده است. چند روز پیش در چند زلزله در ایالت های مرکزی ایالات متحده رخ داد که اهمیت زیادی دارند. در طول پنج سال گذشته افزایش بی سابقه ای در زلزله های مناطق میانی امریکای شمالی مشاهده شده است؛ منطقه ای که یکی از آرامترین مناطق جهان محسوب میشد. فقط در اوکلاهاما نرخ زلزله خیزی نسبت به سطح تاریخی ۶۰۰ برابر شده است!
این افزایش منحصر به این ایالت نمی شود و در برخی ایالت های دیگر مرکز ایالات متحده هم میزان زلزله خیزی افزایش یافته است. همین امر باعث شده زمین شناسان به دنبال دلیل افزایش فعالیت های زمین در این نواحی بخصوص باشند. در این پست ساختنی درباره علت افزایش زلزله خیزی در برخی از نقاط زمین می خوانید.
چرا زلزله اتفاق می افتد ؟
چند عامل اصلی می توان احتمال وقو زلزله را تشدید کنند. همه این عوامل تغییرات طبیعی هستند که نتیجه جابجایی صفحات زمین، پیشرفت و پسرفت یخچال های طبیعی، افزایش یا از بین رفتن آب های سطحی یا زیرزمینی و تزریق یا حذف سیالات زمین برای فعالیت های صنعتی می باشند.
چندین تحقیق در حوزه زمین شناسی اثبات کرده اند که فعالیت های انسانی از جمله فعالیت های مربوط به استخراج نفت و گاز نقش بسیاری مهمی در تحریک زلزله خیزی نواحی مرکزی ایالات متحده داشته است.
فعالیت های نفتی و گازی نظیر استخراج از سنگ شیل نیازمند ترک زدن یا شکاندن لایه ای از سنگ های زیرزمینی با ترکیب پرفشاری از آب، ماسه و مواد شیمیایی است. با بیرون آمدن گاز و نفت این مایع تزریق شده به زمین و کمی آب شور هم بیرون می آید. این مایعات در طول فرایند استخراج توسط دیوار تزریق از نفت جدا می شوند.
البته شکست هیدرولیکی (فرایندی که در بالا توضیح داده شد) به تنهایی نمی تواند باعث وقوع زلزله یا افزایش زلزله خیزی مناطق خاص شود. تزریق سریع و متوالی مایعات در طول مرحله دفع آب های زائد عامل افزایش آمار زلزله است. این فعالیت گاهی اوقات باعث می شود سالانه صدها میلیون گالن آب شور به عمق زمین پمپ شود.
استفاده نامناسب از دیوارهای تزریق برای استخراج نفت می تواند نرخ زلزله خیزی را افزایش دهد .
با این تفاسیر آیا هنوز هم می توانیم ادعا کنیم فعالیت دیوار تزریق باعث افزایش زلزله خیزی می شود؟
مطالعات زیادی نشان داده اند که فعالیت های انسانی بویژه تولید آب و تزریق آب به زمین دلیل افزایش زلزله خیزی در مناطق نفت خیز هستند. البته یافته های این تحقیقات جدید محسوب نمی شود؛ نزدیک یک قرن است که ثابت شده انسان می تواند گاهی اوقات زلزله خیزی زمین را افزایش دهد.
شکی نیست که فعالیت های نفتی و گازی نظیر استخراج نفت و گاز و استفاده از دیوارهای تزریق منجر به افزایش فعالیت های زمین شناسی می شود و یکی از دلایل اصلی افزایش زلزله خیزی در سال های اخیر است. حتی سازمان های دولتی هم در این زمینه تحقیقاتی داشته اند که نتیجه همه این تحقیق ها این فرضیه را تایید می کند.
دیوارهای تزریق به تنهایی باعث بروز زلزله نمی شوند اما می توانند زلزله خیزی زمین را به میزان قابل توجهی افزایش دهند. انسان نمی تواند از استخراج نفت چشم پوشی کند بلکه باید راه حلی برای کاهش ریسک ناشی از استفاده از دیوار تزریق پیدا کند.
زلزله هایی که فعالیت های انسانی آنها را تحریک کرده اند، نتیجه حذف سریع یا تزریق حجم زیادی از آب های سطحی و زیرزمینی بوده اند. مطالعات نشان داده اند که کلید درک صحیح و کاهش خطرات زلزله در مناطق زلزله خیز در اختیار داشتن داده های دقیق است؛ داده هایی درباره نظارت و ارزیابی فشارهای زیرزمینی، حجم تزریق مایعات به زمین، حجم استخراج مایعات و لرزه خیزی منطقه ای و زمانی. بررسی افزایش میزان زلزله خیزی ایالت های مرکزی در اثر تزریق مایع و مقایسه های آنها با یکدیگر بخوبی فواید این اطلاعات را روشن کرده است.
این مقایسه یک چیز دیگر را هم روشن کرده است؛ تعداد دیوارهای تزریق تاثیر چندانی در تحریک زلزله خیزی ندارد. در واقع برخی از دیوارهای تزریق هستند که با افزایش زلزله خیزی ارتباط موجه و قابل تبیین دارند. هزاران دیوار تزریق در ایالت های نفت خیز مرکز ایالات متحده وجود دارند که تاثیری روی افزایش اخیر زلزله خیزی نداشته اند. ناهمخوانی بین تعداد دیوارهای تزریق و افزایش نرخ زلزله خیزی نشان می دهد عامل اصلی تعداد دیوارهای تزریق نیست بلکه نحوه استفاده از دیوارهای تزریق است.
دانشمندان زمین شناسی با استفاده از داده های زمین شناسی مدل هایی طراحی کرده اند که روی فعالیت دیوارهای تزریق نظارت می کنند و ریسک های ناشی از فعالیت آنها را کاهش می دهند. استراتژی های مکان یابی دیوارهای تزریق هم یکی از راه های کاهش خطرات زلزله در این نواحی است. این استراتژی ها گسل های ضعیف را شناسایی می کنند و مخازن تزریقی را برای نصب روی آنها پیشنهاد می کنند که ریسک افزایش فشارهای زیرزمینی را کاهش می دهد و شیوه های تزریق مایع به زمین را تنظیم می کند تا خطر زلزله خیزی را به حداقل برساند.
جمع آوری اطلاعات بیشتر درباره تولید آب شور و تزریق آب، فشارهای زیرزمینی و زلزله خیزی منطقه ای به دانشمندان کمک می کند ارتباط بین تغییر فشارهای زیرزمینی و افزایش زلزله خیزی را بهتر درک و پیش بینی کنند. این تکنیک یکی از بهترین تکنیک هایی است که در مناطقی که صفحات زمین شناسی فعال دارند بکار می رود.
تاریخ بخوبی نشان داده است که ظهور فناوری های جدید همواره با چالش هایی همراه است. انتشارات کاغذی، خودروها و دستگاه های اتوماتیک و تجزیه اتم فواید بسیار زیادی برای انسان داشته اند اما مسئولیت های سنگینی را هم برای ما ایجاد کرده اند.
استخراج نفت هم یکی از همین فناوری هاست و فواید زیادی برای انسان داشته است اما خطراتی هم در پی دارد. خطراتی که براحتی ثابل تشخیص و کنترل است. تاثیر استفاده از دیوارهای تزریق برای استخراج نفت در افزایش زلزله خیزی ثابت شده و راه های کاهش این خطر بزرگ هم مشخص شده اند.