Earthquakes
الزلازل التي من صنع الإنسان، والمعروفة أيضًا بالزلازل المستحثة، تسبب قلقًا متزايدًا بسبب قدرتها على إلحاق أضرار جسيمة، وأجرى الباحثون في مركز الأبحاث الألماني لعلوم الأرض (GFZ) دراسة رائدة لفهم العوامل التي تؤثر على هذه الزلازل المستحثة بشكل أفضل.
وتركز الدراسة في المقام الأول على عاملين رئيسيين يؤثران على الزلازل المستحثة: خشونة الصدع وعدم تجانس الإجهاد، وإن فهم هذه العوامل أمر بالغ الأهمية في منع الزلازل الكبيرة التي لا يمكن التنبؤ بها والتي تحدث بشكل منهجي.
ويسلط البحث الضوء على أنشطة مثل حقن السوائل أو استخراجها، والتي تحدث في عمليات مثل خزانات النفط أو الغاز، أو التخلص من مياه الصرف الصحي، أو خزانات الطاقة الحرارية الأرضية، ويمكن أن تؤدي هذه الأنشطة إلى أحداث زلزالية، مما يجعل من الضروري الخوض في الآليات الأساسية.
وتعاون الدكتور لي وانغ وفريقه في قسم الميكانيكا الجيولوجية والحفر العلمي في GFZ مع باحثين من جامعة أوسلو، ولقد أجروا تجارب حقن السوائل باستخدام المراقبة الصوتية في مختبر الميكانيكا الجيولوجية في GFZ، وتضمنت التجارب ضغط العينات الصخرية المجهزة بأجهزة استشعار لمحاكاة الظروف الموجودة في الخزانات الجيولوجية أثناء حقن السوائل.
وكشفت الدراسة أن الشقوق الخشنة والملساء في الصخور تتفاعل بشكل مختلف خلال التجارب المعملية، وأكد الدكتور وانغ على التوطين التدريجي للنشاط الزلزالي الصغير، مما يشير إلى انتقال الضغط قبل الأحداث الأكبر التي تحدث أثناء حقن السوائل، وأدى الانزلاق الناجم عن الحقن على الصدوع الخشنة إلى مجموعات محلية مكانية من الانبعاثات الصوتية، خاصة حول الضغوط الشديدة، مما أدى إلى زيادة حدوث الأحداث الزلزالية الكبيرة.
وللتحقق من صحة النتائج المختبرية، قام العلماء بتجميع مجموعات البيانات من دراسات مختلفة عن الزلازل المستحثة، وساعدت كفاءة الحقن الزلزالي، التي تمثل نسبة الطاقة المنطلقة في الزلازل إلى مدخلات الطاقة الهيدروليكية، على التمييز بين التمزقات التي يتم التحكم فيها بالضغط والتمزقات الجامحة، وتم اقتراح مراقبة حقن السوائل في الخزانات الجيولوجية في الوقت الحقيقي كوسيلة لتحديد عمليات التوطين قبل الأحداث المستحثة الأكبر، مما يوفر وسيلة محتملة للوقاية.
ويعد هذا البحث جزءًا من مبادرة مستمرة للتنبؤ بالمخاطر الزلزالية الناجمة عن الخزانات الجيولوجية والتخفيف من حدتها، ومن خلال جلب العمليات الميدانية إلى المختبر، يهدف العلماء إلى الحصول على تحكم وفهم أفضل للعوامل التي تساهم في الزلازل المستحثة، ويؤكد البروفيسور ماركو بونهوف، رئيس قسم الجيوميكانيكا والحفر العلمي في GFZ، على أهمية فهم عمليات تشوه الصخور لتحقيق القبول العام عند الاستفادة من باطن السطح الجيولوجي لتخزين الطاقة واستخراجها.
وتوفر الدراسة رؤى قيمة حول الآليات الكامنة وراء الزلازل المستحثة، وتقدم خارطة طريق لفهم أفضل لهذه الأحداث واحتمال منعها، ومع استمرار الباحثين في سد الفجوة بين التجارب المعملية والآثار المترتبة على العالم الحقيقي، فإن الأمل هو السيطرة على المخاطر المرتبطة بالأنشطة الزلزالية التي يسببها الإنسان والتخفيف من حدتها.