Erdbeben ausgelöst durch Menschen Pose Wachsendes Risiko

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Verwüstung in der Provinz Sichuan nach dem 2008-Wenchuan-Erdbeben, das durch industrielle Aktivitäten in einem nahe gelegenen Stausee ausgelöst wurde. dominique / flickr

Die Leute wussten, dass wir Erdbeben auslösen könnten, bevor wir wussten, was sie waren. Sobald Menschen begonnen haben, Mineralien aus dem Boden zu graben, müssen Steinschläge und Tunneleinstürze zu anerkannten Gefahren werden.

Heutzutage treten von Menschen verursachte Erdbeben in viel größerem Ausmaß auf. Die Ereignisse des letzten Jahrhunderts haben gezeigt, dass der Bergbau nur eine von vielen industriellen Aktivitäten ist, die Erdbeben auslösen können, die groß genug sind, um bedeutende Schäden und Tod zu verursachen. Die Befüllung von Wasserreservoirs hinter Dämmen, die Förderung von Öl und Gas und die Gewinnung von Erdwärme sind nur einige der modernen industriellen Aktivitäten, die Erdbeben auslösen.

Da mehr und mehr Arten industrieller Aktivitäten als potentiell seismogen anerkannt wurden, beauftragte uns die Nederlandse Aardolie Maatschappij BV, ein Öl- und Gasunternehmen mit Sitz in den Niederlanden, eine umfassende globale Überprüfung aller vom Menschen verursachten Erdbeben durchzuführen.

Unsere Arbeit versammelte ein reiches Bild aus Hunderten von Puzzleteilen, die in der nationalen und internationalen wissenschaftlichen Literatur vieler Nationen verstreut waren. Die bloße Breite der industriellen Aktivität, die wir als potentiell seismogen empfanden, überraschte viele Wissenschaftler. Mit zunehmender Größe der Industrie nimmt auch das Problem der induzierten Erdbeben zu.

Da kleinere Erdbeben größere auslösen können, hat die industrielle Aktivität in seltenen Fällen das Potenzial, extrem große Schäden auszulösen.

Wie Menschen Erdbeben auslösen

Im Rahmen unserer Überprüfung haben wir eine Datenbank zusammengestellt, die nach unserem Kenntnisstand die aktuellste ist. Am Jan. 28 werden wir veröffentlichen Sie diese Datenbank öffentlich. Wir hoffen, dass es die Bürger über das Thema informiert und die wissenschaftliche Forschung anregt, wie diese neue Herausforderung für den menschlichen Einfallsreichtum bewältigt werden kann.


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Unsere Umfrage ergab, dass bergbaubezogene Aktivitäten die größte Anzahl von Fällen in unserer Datenbank ausmachen.

Erdbeben 2 2Anfangs war die Bergbautechnik primitiv. Minen waren klein und relativ flach. Das Einstürzen von Ereignissen wäre geringfügig gewesen - obwohl dies für jeden, der in einem gefangen war, wenig Trost wäre.

Aber moderne Minen existieren in einem ganz anderen Maßstab. Wertvolle Mineralien werden aus Minen gewonnen, die mehr als zwei Meilen tief sind oder sich mehrere Meilen vor der Küste unter den Ozeanen erstrecken. Die Gesamtmenge an Gestein, das durch den Abbau weltweit abgebaut wird, beträgt nun mehrere zehn Milliarden Tonnen pro Jahr. Das ist doppelt so viel, wie es vor Jahren bei 15 war - und es wird sich beim nächsten 15 noch einmal verdoppeln. Inzwischen ist ein großer Teil der Kohle, die die Industrie der Welt antreibt, bereits aus flachen Schichten erschöpft, und die Minen müssen größer und tiefer werden, um die Nachfrage zu befriedigen.

Wenn sich Minen ausdehnen, werden erdbebenbedingte Erdbeben immer größer und häufiger. Schaden und Todesfälle steigen ebenfalls. Hunderte von Toten sind in Kohle- und Mineralminen in den letzten Jahrzehnten als Folge von induzierten Erdbeben bis zur Magnitude 6.1 aufgetreten.

Andere Aktivitäten, die Erdbeben auslösen könnten, sind die Errichtung schwerer Aufbauten. Das 700-Megaton Taipei 101 Gebäude, in den 1990s in Taiwan aufgewachsen, wurde für die zunehmende Häufigkeit und Größe von Erdbeben in der Nähe verantwortlich gemacht.

Seit dem frühen 20 Jahrhundert ist es klar, dass das Befüllen großer Wasserreservoirs potentiell gefährliche Erdbeben auslösen kann. Dies wurde bei 1967 zu einem tragischen Problem, als nur fünf Jahre nach dem Füllen des 32-Meilen-langen Koyna-Reservoirs in West-Indien eine a Magnitude 6.3 Erdbeben getroffentötete mindestens 180 Leute und beschädigte den Damm.

In den folgenden Jahrzehnten begleitete die zyklische Erdbebenaktivität die jährlichen Stagnierungen auf und ab. Ein Erdbeben größer als Magnitude 5 tritt dort im Durchschnitt alle vier Jahre auf. Unser Bericht hat ergeben, dass einige 170-Stauseen weltweit Erdbeben verursacht haben.

Erdbeben2 2 2Die Produktion von Öl und Gas war an mehreren zerstörerischen Erdbeben der Magnitude 6 in Kalifornien beteiligt. Diese Industrie wird zunehmend seismisch, da Öl- und Gasfelder erschöpft sind. Auf solchen Gebieten werden zusätzlich zur Massenentfernung durch Produktion auch Fluide eingespritzt, um den letzten der Kohlenwasserstoffe auszuspülen und die großen Mengen an Salzwasser, die die Produktion in den auslaufenden Feldern begleiten, zu entsorgen.

Eine relativ neue Technologie in Öl und Gas ist das Schiefergas-Hydraulic-Fracturing oder Fracking, das von Natur aus kleine Erdbeben hervorruft, wenn das Gestein bricht. Gelegentlich, Dies kann zu einem größeren Erdbeben führen wenn die eingespritzten Flüssigkeiten in einen Fehler auslaufen, der bereits durch geologische Prozesse beansprucht wird.

Das größte Erdbeben im Zusammenhang mit Fracking, das bisher gemeldet wurde, ereignete sich in Kanada mit einer Magnitude von 4.6. In Oklahoma laufen mehrere Prozesse gleichzeitig, einschließlich der Öl- und Gasproduktion, Abwasserentsorgung und Fracking. Dort haben Erdbeben der Magnitude 5.7 Wolkenkratzer erschüttert, die errichtet wurden, lange bevor solche Seismizität erwartet wurde. Wenn ein solches Erdbeben in Europa in der Zukunft ausgelöst wird, könnte es in den Hauptstädten mehrerer Nationen gefühlt werden.

Unsere Untersuchungen zeigen, dass die Produktion von geothermalem Dampf und Wasser im Cerro Prieto Feld in Mexiko mit Erdbeben bis zu Magnitude 6.6 in Verbindung gebracht wurde. Geothermische Energie ist nicht durch natürliche Prozesse auf der Zeitskala einer menschlichen Lebensdauer erneuerbar, daher muss Wasser unterirdisch injiziert werden, um eine kontinuierliche Versorgung sicherzustellen. Dieser Prozess scheint noch seismogener als die Produktion zu sein. Es gibt zahlreiche Beispiele für Erdbebenschwärme, die die Wasserinjektion in Bohrlöcher begleiten, wie etwa bei The Geysers, Kalifornien.

Andere unterirdisch geförderte Materialien, darunter Kohlendioxid und Erdgas, verursachen ebenfalls seismische Aktivität. Ein kürzlich durchgeführtes Projekt zur Speicherung von 25 Prozent des spanischen Erdgasbedarfs in einem alten, verlassenen Offshore-Ölfeld führte zum sofortigen Beginn einer starken Erdbebenaktivität mit Ereignissen bis zur Magnitude 4.3. Die Bedrohung, die dies für die öffentliche Sicherheit bedeutete, machte es notwendig Aufgabe dieses US $ 1.8-Milliarden-Projekts.

Was das für die Zukunft bedeutet

Heutzutage werden Erdbeben, ausgelöst durch industrielle Großprojekte, nicht mehr überrumpelt oder gar abgelehnt. Im Gegenteil, wenn ein Ereignis eintritt, kann die Tendenz darin bestehen, nach einem Industrieprojekt zu suchen, das dafür verantwortlich gemacht werden kann. In 2008 traf ein Erdbeben der Magnitude 8 die Präfektur Ngawa, China, und tötete 90,000-Leute, verheerte die 100-Städte und zerstörte Häuser, Straßen und Brücken. Die Aufmerksamkeit richtete sich schnell auf den nahe gelegenen Zipingpu-Staudamm, dessen Reservoir nur wenige Monate zuvor gefüllt worden war, obwohl die Verbindung zwischen dem Erdbeben und dem Stausee noch nicht bewiesen ist.

Die Mindestbelastung, die Wissenschaftler für notwendig halten, um Erdbeben auszulösen, schreitet stetig nach unten. Der große Drei-Schluchten-Damm in China, der jetzt 10 Kubikmeilen Wasser beschlagnahmt, wurde bereits mit Erdbeben in der Größenordnung von 4.6 und XMUMX in Verbindung gebracht wird sorgfältig überwacht.

Wissenschaftler haben jetzt einige spannende Herausforderungen zu bewältigen. Erdbeben können einen "Schmetterlingseffekt" erzeugen: Kleine Veränderungen können große Auswirkungen haben. So kann nicht nur eine Vielzahl von menschlichen Aktivitäten die Erdkruste mit Stress belasten, sondern auch winzige Zusätze können das letzte Strohhalm sein, das den Rücken des Kamels durchbricht und große Erdbeben hervorruft, die den durch jahrhundertelange geologische Prozesse auf geologische Verwerfungen geladenen Stress freisetzen. Ob oder wann dieser Stress bei einem Erdbeben natürlich freigesetzt wurde, ist eine herausfordernde Frage.

Ein Erdbeben der Magnitude 5 gibt so viel Energie frei, wie die Atombombe auf Hiroshima in 1945 abgegeben hat. Ein Erdbeben der Magnitude 7 gibt so viel Energie frei wie die größte jemals getestete Atomwaffe, der von der Sowjetunion in 1961 durchgeführte Tsar Bomba-Test. Das Risiko, solche Erdbeben zu verursachen, ist extrem gering, aber die Konsequenzen, wenn es dazu kommt, sind extrem groß. Dies stellt ein Gesundheits- und Sicherheitsproblem dar, das in der Industrie für die theoretisch mögliche maximale Katastrophengröße einzigartig sein kann. Seltene und verheerende Erdbeben sind jedoch eine Tatsache auf unserem dynamischen Planeten, unabhängig davon, ob es menschliche Aktivitäten gibt oder nicht.

Unsere Arbeiten legen nahe, dass der einzige evidenzbasierte Weg zur Begrenzung potenzieller Erdbeben darin besteht, den Umfang der Projekte selbst einzuschränken. In der Praxis würde dies bedeuten, dass kleinere Minen und Stauseen, weniger Mineralien, Öl und Gas, die aus Feldern gewonnen werden, flachere Bohrlöcher und kleinere injizierte Volumina verwendet werden. Es muss ein Gleichgewicht zwischen dem wachsenden Bedarf an Energie und Ressourcen und dem für jedes einzelne Projekt akzeptablen Risiko gefunden werden.

Das Gespräch

Über den Autor

Gillian Foulger, Professor für Geophysik, Durham University; Jon Gluyas,, Durham Universityund Miles Wilson, Ph.D. Student in der Abteilung für Geowissenschaften, Durham University

Dieser Artikel wurde ursprünglich veröffentlicht am Das Gespräch.. Lies das Original Artikel.

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