No trabalho que oferece uma visão sobre a magnitude dos riscos apresentados por falhas de terremoto em geral, sismólogos desenvolveram um modelo para determinar o tamanho de um terremoto que poderia ser desencadeado pela injeção subterrânea de fluidos produzidos como subproduto do fraturamento hidráulico.

Fraturamento hidráulico, ou "fracking, "é um procedimento de extração de petróleo em que milhões de galões de água (bem como areia e produtos químicos) são injetados profundamente em leitos de xisto subterrâneos para quebrar a rocha e liberar gás natural e petróleo. De acordo com o Serviço Geológico dos Estados Unidos, O fracking em si não costuma causar terremotos. Em vez de, o risco aumentado de sismicidade está mais fortemente relacionado com a injeção subsequente de águas residuais de fraturação e outros processos de extração de petróleo em poços de descarte massivos que estão a milhares de metros de profundidade.

Tentativas anteriores de modelar a relação entre a injeção de águas residuais e o desencadeamento de terremotos sugeriram que a magnitude máxima da atividade sísmica induzida desta forma seria proporcional ao volume dos fluidos injetados. Contudo, esta interpretação falha em levar em conta o fato de que os terremotos podem crescer além da área impactada pela pressão do fluido, diz Jean Paul Ampuero, professor de sismologia da Caltech e coautor de novo estudo sobre o tema publicado na revista. Avanços da Ciência em 20 de dezembro.

Combinando teoria e simulações de computador de rupturas dinâmicas de terremotos, Ampuero e seus colegas desenvolveram um modelo que explica como o tamanho dos terremotos induzidos por injeção depende não apenas do volume de fluido injetado, mas também da energia armazenada em falhas próximas. O resultado é um modelo que quantifica a distância que um terremoto pode se propagar além de um local de injeção - o que, por sua vez, prevê a magnitude máxima de um evento sísmico induzido.

"Terremotos induzidos por atividades humanas envolvendo injeção subterrânea de fluidos ou gás são uma preocupação crescente, um perigo que precisa ser controlado a fim de desenvolver um futuro de energia mais seguro e mais limpo, "Ampuero diz.

Esta sismicidade induzida tem sido objeto de pesquisas significativas nos últimos anos e também está atraindo pesquisadores que, como Ampuero, estão principalmente interessados ​​em desvendar a física de terremotos naturais. "Este pode ser o mais próximo que os pesquisadores chegarão de um experimento de terremoto controlado em grande escala, "Ampuero diz. Para o novo trabalho, Ampuero se juntou a Martin Galis, pesquisador de pós-doutorado na King Abdullah University of Science and Technology (KAUST) na Arábia Saudita.

É importante notar que o novo modelo apenas prevê a magnitude máxima possível de um terremoto, e não qual será a magnitude do terremoto, dizem os pesquisadores. Ele define limites superiores com base na quantidade de energia acumulada na crosta terrestre antes da injeção de fluido.

O novo modelo oferece uma visão sobre terremotos naturais, criando uma estrutura para entender o que faz com que os terremotos parem de tremer. Terremotos podem ser desencadeados pela pressão e distúrbios causados ​​pela injeção de fluido, mas podem crescer além da zona imediatamente impactada pela injeção de águas residuais, aproveitando a energia tectônica que já está armazenada nas proximidades. Como é o caso da sismicidade induzida, terremotos naturais podem começar em pequenas áreas da crosta terrestre onde essa energia está concentrada. Seu tamanho é determinado pela quantidade de energia nas regiões vizinhas.

O artigo é intitulado "Sismicidade induzida fornece uma visão sobre por que as rupturas do terremoto param." Os co-autores de Ampuero e Galis incluem Paul Martin Mai da KAUST e Frédéric Cappa da Université Côte d'Azur em Nice e o Institut Universitaire de France em Paris. O financiamento veio da National Science Foundation, KAUST, e a Agence Nationale de la Recherché na França.

Este é o segundo estudo de Ampuero este mês que oferece uma nova visão sobre a ciência dos terremotos. Em 1 de dezembro, Ampuero e colegas do Centre national de la recherché scientifique em Paris descobriram que é possível observar perturbações no campo gravitacional da Terra quase que instantaneamente após um terremoto, aumentando o potencial para o uso dessas perturbações como parte de um sistema de alerta precoce. (Esses distúrbios viajam na velocidade da luz, enquanto as ondas sísmicas mais rápidas de um terremoto se propagam a vários quilômetros por segundo, o que significa que o monitoramento dos distúrbios pode potencialmente melhorar os sistemas de alerta antecipado existentes em segundos ou até minutos.)

Ampuero e seus colegas descobriram que sismômetros na China e na Coreia do Sul detectaram perturbações no campo gravitacional da Terra durante o terremoto Tohoku 9.1 no Japão em 2011 por meio de sinais que apareceram como pequenas acelerações em sismômetros mais de um minuto antes de o solo abaixo dos sismômetros começar a sacudir.