過去10年間、米国中部に住む人々は、これまでよりも多くの小規模から中規模の地震を経験しました。たとえば、オクラホマは構造プレート間の境界から遠く離れていますが、地震活動はそこで2009年頃に増加し始め、2015年から2016年の初めにピークに達しました。 1年当たり。 2015年までに、その数は毎年900を超える地震にまで増加し、そのうち30の地震の大きさは4.0よりも大きかった（破滅を引き起こすのに十分なほど強い）。マグニチュード5.7の地震が2011年にオクララ州プラハの町の近くで既存の断層を襲い、いくつかの家や学校の建物に深刻な被害を与えました。過去6年間で1以上破壊的な揺れの500件の報告が、以前は平和だった地域で文書化されました。その増加した地震活動はおそらく人間の産業活動によってもたらされた。地震が増加している地域には約800万人が住んでおり、公共安全の責任者は増加の理由と社会に対する潜在的な脅威を理解したいと考えていました。
誘発された地震イベントの原因。
地球科学者は、誘発された地震をよりよく理解するために挑戦しました。科学的証拠によると、一部の地震は人間の産業活動によって引き起こされ、主に生産井での石油とガスで抽出された塩性廃水の注入による処分によるものでした。ほとんどの誘発された地震は、既存の深い断層の近くの流体圧力の変化によって発生したと考えられていました。深部処分井の廃液は、地下1マイル以上にあることが多く、廃水処理により、すでに細孔空間を占めている流体への圧力が高まりました。この圧力上昇により、断層のクランプが解除されたり弱められたりして、地震が発生しやすくなりました。
誘発地震の原因を説明するその仮説は、1969年にコロラド州のRangelyで行われた実験で検証されました。仮説が予測したように、圧力が上がると地震はより頻繁になり、圧力が下がるとまれになる。水圧破砕（フラッキング）-流体注入を使用して岩石の亀裂を開き、閉じ込められたガスまたは原油がパイプを介して地表の坑口に流れるようにするガスおよび石油の回収プロセス-地震を引き起こすことも示され、ブリティッシュコロンビア州、アルバータ州西部、および米国の一部のサイトで発生した地震の主な原因は、フラッキング自体でしたが、オクラホマ州および米国の他のいくつかの場所での地震発生の主な原因ではありませんでした。地震は主に廃水注入によって引き起こされました。マグニチュード4.8の1つの注目すべき流体抽出地震が2011年10月にテキサス州ファッシングの近くで発生しました。他の誘発された地震は、ネバダとサウスカロライナの貯水池の充填によって引き起こされました。ほとんどの場合、そのような産業活動は地震を刺激しません。地震を誘発するには、流体の注入率と量、断層の向き、蓄積された応力、岩盤の特性がすべて最適である必要があります。地震を誘発するには、断層の向き、蓄積された応力、岩盤の特性がすべて最適である必要があります。地震を誘発するには、断層の向き、蓄積された応力、岩盤の特性がすべて最適である必要があります。
科学者たちは、将来の誘発地震のサイズと場所をよりよく理解して予測するために、断層と自然地震と誘発地震の両方を研究していました。地震のマグニチュードまたはサイズは、断層で破裂する領域に関連しています。科学者は、米国中部および東部で過去300年間に発生した歴史的な自然地震のいくつかの例の記録を精査しました。これには、サウスカロライナ州チャールストン近くの1886年のマグニチュード7.3の地震、およびマグニチュード7.5の一連の衝撃が発生しました1811–12、ミズーリ州ニューマドリードの近く。北アメリカ東部の地震は、バージニア州中央部、テネシー州東部、カナダ東部、およびニューイングランドの認識されていない断層で地震活動の群れの形で発生しました。これらのイベントの多くは産業活動に先行していたため、おそらく人間の活動とは関係がありませんでした。過去数年間、科学者たちは、誘発された地震が、蓄積された応力が解放される準備ができている近くの古代の断層に大きな地震を引き起こすことができるかどうかを議論しました。 2011年のオクラホマ州プラハの地震は、マグニチュード5.7までの地震が既存の長い断層で破壊される可能性があることを実証することにより、この質問に答えました。したがって、古代の断層の存在は、地震の規模を正確に予測する上で重要な要素でした。しかし、断層のサイズと場所は、オクラホマなどの米国中部および東部の多くの場所で十分に理解されておらず、米国地質調査所、他の州および連邦政府機関、学術機関、および潜在的に最も危険な場所を特定するために石油産業。
2011年のプラハのイベントは、オクラホマ州ポーニーの近くで2016年にマグニチュード5.8の地震が発生するまで、米国で最大の誘発地震でした。しかし、他の場所ではより強い誘発地震が観測されました。 1967年にインドのコイナナガルの近くで、破壊的なマグニチュード6.3の微動が貯水池に貯留された高レベルの水によって引き起こされたと疑われ、ウズベキスタンでのガス採取活動が1976年のマグニチュード7.0の自然地震の損傷の原因である可能性が高いそのようなデータは、プラハの地震よりも大きい誘発地震が可能であることを示唆した。さらに、地質学者は、オクラホマ州とコロラド州のマグニチュード7.0の地震によって生成された断層と先史時代の地震の破壊を認識しました。米国外の大陸内部の地震の研究そのような大地震はプレート境界から遠く離れて起こり得ることを示した。多くの科学者は、誘発された地震が発見されていない古代の断層に大きな地震を引き起こす可能性があると信じていました。ただし、マグニチュードが5.6より大きい誘導イベントが発生した場合、類似する地域で発生した地震と同様に、マグニチュードは7.0よりも6.0に近い可能性が高くなります。
地震ハザードの増加。
誘発された地震と自然の地震の両方が同様のレベルの地動を引き起こします。しかし、自然地震と比較すると、誘発された地震は浅いことが多く、地震の震源地から遠く離れた場所で激しく地面を揺さぶることはありません。2つのタイプの揺れには微妙な違いが見られましたが、これらの揺れの特性を理解するには、さらに調査が必要でした。
米国地質調査所が実施した地盤変動の予測は、誘導地震と2016年の誘導地震と自然地震の1年間の予測に示されているように、産業プロセスが地球内の応力に影響を与えるその他の場所で、誘導地震が危険を増大させたことを示しています。ハザードの計算には、地震が発生する可能性のある場所と頻度、それらの最大サイズ、および想定される地面揺れのレベルに関する情報が必要でした。 2016年に誘発された地震の頻度を予測するために、科学者は2015年の地震の頻度を大幅に考慮し、標準の地震学理論を使用し、最大の誘発された地震は概して6.0以下のマグニチュードを持っていると予想され、提供された新しい地震動モデルを適用しました浅い地震の揺れのより良い推定。
その結果、オクラホマ州、カンザス州、テキサス州、アーカンソー州、ニューメキシコ州、およびコロラド州では、2016年の揺れによる損傷の確率が100分の1を超え、オクラホマ州北部とカンザス南部の一部で発生する可能性が最も高かった（約10分の1） 。予測によって予測された誘発地震は、産業活動が衰えることなく継続した場合、その地域で破滅を引き起こす可能性が非常に高いことが示されました。これらの予測に基づいて、マグニチュード5.1の地震が2月13日にオクラホマ州のフェアビューの近くで発生したときに驚いた人はほとんどいませんでした。
しかし、その地域の地震の頻度は2015年から2016年にかけて減少するように見えました。2016年前半に、たとえばアーヴィングとダラスの近くで発生した地震の数は、マグニチュード3.0以上の約4つのイベントからゼロに減少しました。その削減は、石油の価格（2015年と2016年に大幅に下落し、それにより抽出と廃水注入が削減された）と、深い井戸にポンプで送られる廃水の量を減らす規制措置に関連している可能性があります。最初のデータは、誘発された地震の発生率が2016年も減少し続けることを期待している。しかし、地震活動が高い地域では、噴出活動が継続しており、噴出量が少ないほど、誘発された地震をなくすことができるのか、それとも地震を遅らせるだけなのかは不明でした。
誘発地震の頻度の増加は米国中部で最も顕著でしたが、誘発地震は間欠泉やCoso地熱エネルギー地域を含むカリフォルニアのいくつかの場所でも観察されました。さらに、2015年の調査では、カリフォルニア南部の地震率にわずかな変化が見られ、石油抽出活動のある場所の近くで追加の誘導活動が発生している可能性があることが指摘されています。その地域の自然地震の発生率は米国中央部のそれよりもはるかに高かったため、どの地震が誘発され、どの地震が自然であるかを特定することはより困難でした。科学者たちは、今後の地震の影響をより軽減するために、誘発された地震を調査し続けました。
マーク・D・ピーターセン
