يظهر بحث جديد أنه حتى التكسير الهيدروليكي باستخدام ثاني أكسيد الكربون السائل يمكن أن يسبب زلازل صغيرة النطاق، وهي ظاهرة لم يكن من الممكن في السابق أن تعزى بشكل واضح إلى عملية التكسير الهيدروليكي. في حين أن التكسير بثاني أكسيد الكربون مفيد للبيئة من خلال عزل الكربون، فإن كلاً من ثاني أكسيد الكربون والتكسير المائي المعتمد على الماء يمكن أن يسبب هذه الهزات ويحتمل أن يؤدي إلى المزيد من الزلازل المدمرة.
يؤكد بحث جديد أن التكسير الهيدروليكي هو المسؤول عن الزلازل أو الهزات الأرضية البطيئة أو الصغيرة غير المبررة سابقًا. العملية التي تسبب الهزات هي نفس العملية التي تخلق زلازل كبيرة ومدمرة.
يتضمن التكسير الهيدروليكي حقن السوائل بالقوة تحت سطح الأرض لاستخراج النفط والغاز الطبيعي. في حين أن هذه الطريقة تستخدم عادةً مياه الصرف الصحي، فقد نظر هذا البحث تحديدًا في النتائج عند استخدام ثاني أكسيد الكربون السائل. تعمل هذه الطريقة على دفع الكربون إلى أعماق الأرض، مما يمنعه من حبس حرارة الغلاف الجوي.
تشير التقديرات إلى أن التكسير باستخدام ثاني أكسيد الكربون يمكن أن يوفر قدرًا من الكربون يعادل مليار لوح شمسي سنويًا. يعتبر التكسير باستخدام ثاني أكسيد الكربون السائل أفضل للبيئة من استخدام مياه الصرف الصحي لأن مياه الصرف الصحي لا يمكنها إبعاد الكربون عن الغلاف الجوي.
وقال أبهيجيت غوش، الأستاذ المساعد في الجيوفيزياء بجامعة كاليفورنيا في ريفرسايد والمؤلف المشارك للدراسة في مجلة ساينس: "نظرًا لأن هذه الدراسة تدرس عملية عزل الكربون تحت الأرض، فقد يكون لها آثار إيجابية على الاستدامة وعلوم المناخ".
ومع ذلك، نظرًا لأن ثاني أكسيد الكربون سائل، قال غوش إن نتائج الدراسة ستنطبق بالتأكيد على التكسير الهيدروليكي بالماء، وكلاهما لديه القدرة على التسبب في الزلازل.
على مقياس الزلازل، تظهر الزلازل والهزات العادية بشكل مختلف. الزلازل الكبيرة تسبب هزات عنيفة من نبضات عالية السعة. من ناحية أخرى، تكون الهزات ألطف وأصغر حجمًا، وترتفع ببطء فوق ضجيج الخلفية ثم تنخفض ببطء.
وقال غوش: "نحن متحمسون لأن نكون قادرين الآن على استخدام هذه الهزات لتتبع حركة سوائل التكسير ومراقبة حركة الصدع نتيجة لحقن السوائل".
وفي السابق، شكك علماء الزلازل في مصدر الزلزال. تشير بعض الأوراق البحثية إلى أن إشارات الهزة تأتي من زلازل كبيرة تحدث على بعد آلاف الأميال، بينما تشير دراسات أخرى إلى أن إشارات الهزة قد تكون ناتجة عن ضوضاء ناتجة عن نشاط بشري، مثل حركة القطارات أو الآلات الصناعية.
وقال غوش: "أجهزة قياس الزلازل ليست ذكية. يمكنك قيادة شاحنة قريبة أو ركلها وسوف تسجل الاهتزازات". "ولهذا السبب لم نتمكن لفترة من الوقت من معرفة ما إذا كانت هذه الإشارات مرتبطة بحقن السوائل."
ولتحديد مصدر الإشارة، استخدم الباحثون أجهزة قياس الزلازل المثبتة حول موقع التكسير الهيدروليكي في ويلينغتون، كانساس. تغطي البيانات كامل فترة حقن فارك البالغة ستة أشهر، بالإضافة إلى شهر واحد قبل الحقن وشهر واحد بعد الحقن.
وبعد حذف الضوضاء الخلفية، وجد الفريق أن الإشارة المتبقية تم توليدها تحت الأرض ولم تظهر إلا عند حقن السائل. وقال غوش: "لم نرصد أي هزة قبل أو بعد الحقن، مما يشير إلى أن الهزة كانت مرتبطة بالحقن".
من المعروف منذ فترة طويلة أن التكسير الهيدروليكي ينتج زلازل أكبر. إحدى الطرق لمنع الصدوع من الانزلاق تحت الأرض وإحداث الزلازل أو الهزات الأرضية هي وقف التكسير الهيدروليكي. ولأن هذا غير مرجح، قال غوش إنه يجب مراقبة هذه الأنشطة لفهم كيفية تشوه الصخور وتتبع حركتها بعد حقن السوائل.
يمكن لصناعة النفط والغاز الآن إجراء تجارب النمذجة لمساعدة الشركات على تحديد ضغوط حقن السوائل التي لا ينبغي تجاوزها. ويساعد البقاء ضمن هذه الحدود على ضمان عدم انتقال السوائل نحو الصدوع الكبيرة تحت الأرض، مما يؤدي إلى نشاط زلزالي ضار. ومع ذلك، لن يتم تعيين كافة الأخطاء.
وقال غوش: "لا يمكننا بناء هذا النوع من النماذج التجريبية إلا إذا علمنا بوجود أخطاء. من الممكن أن تكون هناك أخطاء لا نعرف عنها، وفي هذه الحالة لا يمكننا التنبؤ بما سيحدث".