Oklahomans är inte främmande för moder naturens infall. Från tornados och översvämningar till skogsbränder och vinterstormar, staten ser mer än sin andel av naturfaror. Men före 2009, "terra firma" i Oklahoma innebar just det - jordbävningar skakade sällan staten.

Sedan, efter årtionden av seismisk tystnad där staten i genomsnitt hade mindre än två skalv av storleksordningen 3 eller mer om året, Oklahoma såg plötsligt en kraftig ökning, till 20 sådana skalv 2009. År 2013 fanns det 109 sådana skalv. Sedan dess, siffrorna har skjutit i höjden, nådde 903 år 2015 innan det sjönk förra året till 623. Under processen, Oklahoma har överträffat Kalifornien för att bli den mest seismiskt aktiva av de lägre 48 amerikanska delstaterna.

Under 2011, en skalv med en storlek på 5,7 och två relaterade skalv av magnitud 5,0 drabbade nära staden Prag i Oklahoma, orsakar skador och skador. Senast den 3 september, en skalv av magnitud 5,8 träffade några mil nordväst om staden Pawnee, befolkning 2, 200. Den jordbävningen, som inträffade på ett tidigare ej kartlagt fel, var den starkaste som någonsin mätts med instrument i Oklahoma. Det skakade ett stort område i norra centrala Oklahoma och kändes i hela Mellanvästern och så långt bort som Phoenix och Pittsburgh.

En seismisk deckare, Med satelliter

Redan innan NASA studerade jordbävningen i Pawnee, studier som publicerades sedan slutet av förra året av United States Geological Survey och andra institutioner föreslog att jordbävningen orsakades av människor på grund av ökade avloppsvatteninjektioner relaterade till petroleumverksamhet. Injektionsbrunnar placerar vätskor under jorden i porösa geologiska formationer, som forskare tror ibland kan komma in i begravda fel som är klara att glida.

För att belysa källan till Pawnee -skalvet ytterligare ett team som leds av geofysikern Eric Fielding från NASA:s Jet Propulsion Laboratory i Pasadena, Kalifornien, använde förbättrad seismisk data och satellitbildanalys för att mer exakt uppskatta platsen och omfattningen av felet som är ansvarigt för skalvet, dess hypocenter (punkten under jordens yta där skalvet började) och dess efterskalv, och för att mäta hur felet rörde sig. Resultaten av deras studie publicerades nyligen i Seismologiska forskningsbrev .

För att identifiera vilket fel som sprack och var huvudskalvet började, Fieldings team uppdaterade platserna för jordbävningar som publicerades i en Oklahoma Geological Survey -katalog med efterskalv. Katalogen innehöll nästan 2, 200 jordbävningar av större än 1,0 inom 50 kilometer från huvudchocken den 3 september.

Runt Pawnee, huvudfelen är orienterade i nordost eller norr riktning. Men de flesta efterskalv till jordbävningen den 3 september inträffade längs en linje som österut sydöst från epicentret. Som rapporterats i tidigare studier och bekräftats av Fieldings team, detta berättade för forskare att huvudchocken inte inträffade vid ett tidigare kartlagt fel, men på ett nytt fel som kallas Sooner Lake Fault.

För att avgöra vilka delar av felet som gled i jordbävningen, Fieldings team analyserade interferometrisk syntetisk bländarradar (InSAR) data från Copernicus Sentinel-1A och Sentinel-1B satelliter som drivs av European Space Agency och McDonald, Dettweiler and Associates Ltd RADARSAT-2 satellit. Teamet jämförde InSAR -data från flera satellitövergångar före och efter huvudchocken för att skapa bilder av markdeformation som kallas interferogram. Jordbävningen i Pawnee är den första jordbävningen i Oklahoma som observerades med hjälp av radarsatellitdata.

"Radarsatelliter tillåter oss att studera detaljer om jordbävningar om fel som inte tidigare kartlagts och inte når ytan, "Fielding sa." Detta gör att vi kan lära oss mer om de processer som orsakar jordbävningar. "

Interferogram skapade av teamet från InSAR-data visade att marken deformerades i ett mönster som överensstämde med glidning längs ett öst-till-sydöst trendfel. Interferogrammen visade också att skalvet inte sprängde jordens yta, överensstämmer med fältrapporter.

Att se det osynliga:Skapa datormodeller för ett begravt fel

Fieldings team matar sedan in efterskalv och InSAR -data i en dator för att skapa modeller av fels sannolika plats och av vilka delar av felet som gled under skalvet.

Deras föredragna modell av Sooner Lake Fault beräknar att den sjunker vertikalt och är 18 kilometer lång och 15 kilometer bred. Modellen beräknar också att rörelsen på felet skedde djupare än 2,3 kilometer under ytan, och att de delar som rörde sig mest befann sig djupare än 4,5 kilometer. Dessa fynd överensstämmer med ett huvudsakligt felbrott som äger rum i kristallint källarberg under mer grunda sedimentära bergskikt.

Ledtrådar pekar på en människoinducerad skalv

Lagets resultat visar att huvudchocken började på ett djup av cirka 4,5 kilometer under ytan och rörde sig nedåt till ett djup av minst 10 kilometer och kanske så mycket som 14 kilometer, in i källarstenarna under sedimentskiktet. Denna nedåtgående brottriktning är ovanlig för naturliga jordbävningar. Felet gled horisontellt cirka 2 fot (60 centimeter) på ett djup av 12 kilometer.

"Våra resultat som visar en nedåtgående felbrott överensstämmer med en jordbävning som orsakas av människor som orsakas av injektion av avloppsvatten, snarare än en naturligt orsakad skalv, sa Fielding.

Fielding sa att forskningen kan hjälpa till att bättre hantera inducerad seismicitet. "Genom att förstå hur och var jordbävningar orsakas av avloppsvatteninsprutning, vi kanske kan minska deras risk genom att identifiera zoner som bör undvikas för injektion, " han sa.

NASA-ISRO SAR (NISAR) -uppdraget, planeras för lansering 2021, kan hjälpa forskare att identifiera fel som är ansvariga för jordbävningar och lära sig mer om deras orsaker, både naturligt och mänskligt framkallat. Det kommer att ge täta täckningar av alla landområden två gånger var 12:e dag.