دمار في مقاطعة سيتشوان بعد زلزال 2008 ونتشوان ، الذي يعتقد أنه ناجم عن النشاط الصناعي في خزان مجاور. dominiqueb / فليكر

عرف الناس أننا قادرون على تحريض الزلازل قبل أن نعرف ما هي. بمجرد أن يبدأ الناس في استخراج المعادن من الأرض ، يجب أن تصبح الانهيارات الصخرية والانهيارات مخاطر معروفة.

اليوم ، الزلازل التي يسببها البشر تحدث على نطاق أوسع من ذلك بكثير. وقد أظهرت الأحداث على مدى القرن الماضي التعدين هو واحد فقط من العديد من الأنشطة الصناعية التي يمكن أن تحفز الزلازل كبيرة بما يكفي لإحداث أضرار كبيرة والموت. يعد ملء خزانات المياه خلف السدود ، واستخراج النفط والغاز ، وإنتاج الطاقة الحرارية الأرضية مجرد عدد قليل من الأنشطة الصناعية الحديثة التي تظهر أنها تحرض على الزلازل.

ومع إدراك أن أنواعًا متزايدة من النشاط الصناعي قد تكون زلزالية محتملة ، قامت شركة Nederlandse Aardolie Maatschappij BV ، وهي شركة نفط وغاز مقرها في هولندا ، بتكليفنا بإجراء مراجعة شاملة شاملة لجميع الزلازل التي يسببها الإنسان.

جمع عملنا صورة غنية من مئات القطع المتناثرة المنتشرة في جميع أنحاء الأدب العلمي الوطني والدولي للعديد من الدول. لقد كان العرض الواسع للنشاط الصناعي الذي وجدناه قابلاً للانقراض المحتمل مفاجأة للعديد من العلماء. مع نمو حجم الصناعة ، تتزايد مشكلة الزلازل المستحثة أيضا.

بالإضافة إلى ذلك ، وجدنا أنه نظراً لأن الزلازل الصغيرة يمكن أن تسبب زلازل أكبر ، فإن النشاط الصناعي يحتمل ، في مناسبات نادرة ، إحداث أحداث كبيرة للغاية ومدمرة.

كيف يحفز البشر الزلازل

كجزء من مراجعتنا ، قمنا بتجميع قاعدة بيانات للحالات ، على حد علمنا ، على أكمل وجه تم إعداده حتى الآن. في يناير 28 ، سنقوم بذلك الافراج عن قاعدة البيانات هذه علنا. نأمل أن يطلعوا المواطنين على الموضوع وأن يحفزوا البحث العلمي في كيفية إدارة هذا التحدي الجديد للغاية لإبداع الإنسان.

أظهر مسحنا حسابات النشاط المتعلقة بالتعدين لأكبر عدد من الحالات في قاعدة بياناتنا.

في البداية ، كانت تكنولوجيا التعدين بدائية. كانت المناجم صغيرة وضحلة نسبيا. كان من الممكن أن يكون انهيار الأحداث طفيفًا - على الرغم من أن هذا قد لا يكون مرتاحًا لأي شخص عالق في واحد.

لكن الألغام الحديثة موجودة على نطاق مختلف تمامًا. يتم استخراج المعادن الثمينة من المناجم التي قد تكون على عمق أكثر من ميلين أو تمتد عدة أميال في البحر في المحيطات. ويبلغ إجمالي كمية الصخور التي يتم إزالتها بواسطة التعدين في جميع أنحاء العالم الآن عشرات المليارات من الأطنان سنويا. هذا ضعف ما كان عليه 15 منذ سنوات - ومن المتوقع أن يتضاعف مرة أخرى خلال 15 القادم. وفي الوقت نفسه ، فإن الكثير من الفحم الذي يغذي صناعة العالم قد استنفد بالفعل من الطبقات الضحلة ، ويجب أن تصبح المناجم أكبر وأعمق لتلبية الطلب.

ومع توسع الألغام ، تصبح الزلازل المتعلقة بالتعدين أكبر وأكثر تواترا. الأضرار والوفيات ، أيضا ، ترتفع. مئات الوفيات حدثت في مناجم الفحم والمعادن على مدى العقود القليلة الماضية نتيجة للزلازل التي تصل إلى حجم 6.1 التي تم إحداثها.

وتشمل الأنشطة الأخرى التي قد تحفز الزلازل على إنشاء هياكل فوقية ثقيلة. ال مبنى 700-megaton Taipei 101، التي أثيرت في تايوان في 1990s ، ألقي باللوم على زيادة وتيرة وحجم الزلازل القريبة.

منذ أوائل القرن 20th ، كان من الواضح أن ملء خزانات المياه الكبيرة يمكن أن يحرض الزلازل التي يحتمل أن تكون خطرة. جاء ذلك في محور مأساوي في 1967 ، بعد خمس سنوات فقط من ملء خزان Koyna في غرب الهند بطول ميل 32 ، ضرب زلزال 6.3 ضرب، مما أسفر عن مقتل الناس 180 على الأقل وإتلاف السد.

طوال العقود التالية ، صاحب النشاط الزلزالي الدوري المستمر ارتفاعات وانخفاضات في الدورة السنوية لمستوى الخزان. يحدث زلزال أكبر من حجم 5 في المتوسط ​​كل أربع سنوات. ووجد تقريرنا أن بعض مكامن 170 في جميع أنحاء العالم تسببت في حدوث زلزال حتى الآن.

كان إنتاج النفط والغاز متورطًا في العديد من الزلازل المدمرة في نطاق 6 في ولاية كاليفورنيا. هذه الصناعة أصبحت مزدهرة بشكل متزايد مع استنزاف حقول النفط والغاز. في هذه المجالات ، بالإضافة إلى الإزالة الجماعية بواسطة الإنتاج ، يتم حقن السوائل أيضًا لطرد آخر الهيدروكربونات والتخلص من كميات كبيرة من المياه المالحة التي تصاحب الإنتاج في الحقول المنتهية الصلاحية.

هناك تكنولوجيا جديدة نسبياً في النفط والغاز تتمثل في التكسير الهيدروليكي ذي الصخر الزيتي ، أو التكسير الهيدروليكي ، الذي يولد بطبيعته زلازل صغيرة مثل كسور الصخور. من حين اخر، هذا يمكن أن يؤدي إلى زلزال أكبر حجما إذا تسربت السوائل المحقونة إلى خطأ تم تأكيده بالفعل من خلال العمليات الجيولوجية.

أكبر زلزال مرتبط بالتكسير الذي تم الإبلاغ عنه حتى الآن وقعت في كندا ، مع حجم 4.6. في أوكلاهوما ، تجري عمليات متعددة في نفس الوقت ، بما في ذلك إنتاج النفط والغاز والتخلص من المياه العادمة والتكسير. هناك ، هزت الزلازل كبيرة الحجم مثل 5.7 ناطحات السحاب التي أقيمت قبل فترة طويلة من مثل هذه الزلزالية كان متوقعا. إذا كان هذا الزلزال مستحثًا في أوروبا في المستقبل ، فقد يشعر به في عواصم عدة دول.

يظهر بحثنا أن إنتاج البخار والطاقة الحرارية الأرضية قد ارتبط بالزلزال الذي يصل إلى حجم 6.6 في حقل Cerro Prieto في المكسيك. الطاقة الحرارية الأرضية غير قابلة للتجديد بواسطة العمليات الطبيعية على مدار عمر الإنسان ، لذا يجب إعادة حقن المياه تحت الأرض لضمان استمرار العرض. ويبدو أن هذه العملية أكثر تشويشًا من الإنتاج. هناك العديد من الأمثلة على أسراب الزلازل المصاحبة لحقن المياه في الآبار ، كما هو الحال في The Geysers ، كاليفورنيا.

المواد الأخرى التي يتم ضخها تحت الأرض ، بما في ذلك ثاني أكسيد الكربون والغاز الطبيعي ، تسبب أيضًا نشاطًا زلزاليًا. نتج عن مشروع حديث لتخزين 25 في المائة من متطلبات الغاز الطبيعي في أسبانيا في حقل نفط بحري قديم مهجور ، بداية فورية لنشاط زلزال قوي مع أحداث تصل إلى حجم 4.3. التهديد الذي يشكله هذا على السلامة العامة استلزم ذلك التخلي عن مشروع 1.8 مليار دولار أمريكي هذا.

ماذا يعني هذا في المستقبل

في الوقت الحاضر ، لم تعد الزلازل الناجمة عن المشاريع الصناعية الكبيرة تواجه مفاجأة أو حتى إنكار. على العكس ، عندما يحدث الحدث ، قد يكون الاتجاه هو البحث عن مشروع صناعي لإلقاء اللوم عليه. في 2008 ، ضرب زلزال في نطاق 8 ضخم محافظة Ngawa ، الصين ، مما أسفر عن مقتل الناس 90,000 ، مدمرة على مدن 100 ، وانهيار المنازل والطرق والجسور. تحول الاهتمام بسرعة إلى سد Zipingpu القريب ، الذي تم ملء خزانه قبل بضعة أشهر فقط ، على الرغم من أن الرابط بين الزلزال والخزان لم يثبت بعد.

الحد الأدنى من الإجهاد الذي يفرضه العلماء على الحاجة للحث على الزلازل يتدهور باستمرار. إن سد الخوانق الثلاثة الكبير في الصين ، والذي يعرض الآن 10 مكعب من المياه المربعة ، قد ارتبط بالفعل بالزلازل بحجم كبير مثل 4.6 و تحت مراقبة دقيقة.

يواجه العلماء الآن بعض التحديات المثيرة. يمكن أن تنتج الزلازل "تأثير الفراشة": يمكن أن يكون للتغييرات الصغيرة تأثير كبير. وهكذا ، لا يمكن فقط لمجموعة كبيرة من الأنشطة البشرية أن تُحمِّل قشرة الأرض بالإجهاد ، ولكن مجرد إضافات ضئيلة يمكن أن تصبح القشة الأخيرة التي تكسر ظهر البعير ، مما يسرع من الزلازل العظيمة التي تطلق الإجهاد المتراكم المحمّل على أخطاء جيولوجية بقرون من العمليات الجيولوجية. إن مسألة ما إذا كان هذا الإجهاد قد تم إطلاقه بشكل طبيعي في حالة وقوع زلزال أم لا يمثل سؤالًا صعبًا.

يطلق زلزال في نطاق 5 الضخم كمية من الطاقة مثل القنبلة الذرية التي سقطت على هيروشيما في 1945. ينتج زلزال في نطاق 7 الضخامة قدرًا كبيرًا من الطاقة مثل أكبر سلاح نووي تم اختباره على الإطلاق ، وهو اختبار Tsar Bomba الذي أجراه الاتحاد السوفياتي في 1961. إن خطر إحداث مثل هذه الزلازل صغير للغاية ، لكن العواقب إذا تم الحدوث كبيرة للغاية. ويطرح هذا مشكلة تتعلق بالصحة والسلامة قد تكون فريدة في الصناعة بالنسبة للحد الأقصى لحجم الكارثة الذي يمكن أن يحدث ، من الناحية النظرية. ومع ذلك ، فإن الزلازل النادرة والمدمرة هي حقيقة من حقائق الحياة على كوكبنا الحيوي ، بغض النظر عما إذا كان هناك نشاط بشري أم لا.

يشير عملنا إلى أن الطريقة الوحيدة القائمة على الأدلة للحد من حجم الزلازل المحتملة قد تكون الحد من نطاق المشاريع نفسها. ومن الناحية العملية ، فإن هذا يعني وجود مناجم وخزانات أصغر ، وأقل المعادن ، والنفط والغاز المستخرج من الحقول ، والآبار الضحلة ، وحجم أصغر يتم حقنه. يجب إقامة توازن بين الحاجة المتزايدة للطاقة والموارد ومستوى المخاطر المقبولة في كل مشروع على حدة.

نبذة عن الكاتب

جيليان فولجر ، أستاذ الجيوفيزياء ، جامعة دورهام. جون غلواس ، جامعة دورهام، ومايلز ويلسون ، دكتوراه. طالب في قسم علوم الأرض ، جامعة دورهام

تم نشر هذه المقالة في الأصل المحادثة. إقرأ ال المقال الأصلي.

كُتبٌ ذاتُ صِلَةٍ

at سوق InnerSelf و Amazon