Den 3 september 2016, en jordbävning med magnituden 5,8 inträffade strax nordväst om Pawnee, Oklahoma, orsaka måttliga till allvarliga skador i byggnader nära epicentrum. Det var den största som någonsin registrerats i staten.

Jordbävningen i Pawnee följde den dramatiska ökningen av seismiska händelser i centrala USA som började 2009, i samband med ökningen av deponering av underjordiskt avloppsvatten från olje- och gasoperatörer. Detta och andra händelser i området väckte oro hos allmänheten och ledde till att statliga myndigheter stängde av injektionsbrunnar och införde nya regler för avloppsvatteninjektioner.

Medan jordbävningar orsakade av människor har dokumenterats i mer än ett sekel, deras ökande antal rapporterade över hela världen har dragit mycket vetenskapligt, social och politisk uppmärksamhet. Sådana jordbävningar är relaterade till industriell verksamhet som gruvdrift, byggande av vattendammar, injektion av vätskor som avloppsvatten och koldioxid, och utvinningar i samband med olje- och gasutvinning.

Med den ständigt ökande efterfrågan på energi och mineraltillförsel över hela världen, antalet jordbävningar som orsakats av människor förväntas öka under de kommande åren. Några av de största och mer destruktiva jordbävningarna de senaste åren har varit relaterade till konstgjorda aktiviteter, som jordbävningen i Wenchuan (Kina) 2008 och magnituden 7,8 i Nepal 2015.

I de flesta fall orsakar inte industriell verksamhet jordbävningar. Men detta blir problematiskt när sådan verksamhet ligger nära aktiva fel. I detta fall, även små påfrestningar under jord orsakade av konstgjorda aktiviteter kan destabilisera fel, framkalla jordbävningar.

Felaktiga vätskeinjektioner

Sådana påfrestningar, som vätskeinjektioner, är till och med kapabla att migrera långa sträckor i planetskorpan, kan framkalla jordbävningar dagar, månader eller till och med år efter injektionen.

Ovanstående figur visar att när vätsketrycket vid toppen av brunnen Basel 1 (lila linje) ökade under injektionen, den inducerade seismiciteten ökade också (blåaktiga staplar). I den nedre bilden, det genomsnittliga kvadratiska avståndet för de inducerade jordbävningarna från brunnen visas, vilket indikerar den komplexa utbredningen av seismicitet bort från brunnen över tiden. De största jordbävningarna (magnitut större än 3, visas med stjärnor) inträffade efter att injektionen avslutats.

Sådana problem, tillsammans med den allmänna bristen på kunskap om de exakta påfrestningarna och felförhållandena under marken, gör sådana jordbävningar svåra att förutse eller hantera.

I Europa, där befolkningstätheten är högre än i USA, allmänhetens oro över jordbävningar orsakade av människor är större. I det välkända fallet Basel, Schweiz, som ägde rum 2006, cirka 11, 500 kubikmeter vatten injicerades under högt tryck i en 5 km djup brunn för att möjliggöra utvinning av geotermisk energi. Under injektionsfasen, mer än 10, 000 jordbävningar inducerades, inklusive några starka händelser som kändes i själva Basel. Dessa väckte allmänhetens oro och ilska, leder till att projektet avslutas och till mer än 9 miljoner USD i skadeståndsanspråk.

Naturens arbete

I södra Europa, som har en högre risk för naturligt förekommande jordbävningar, allmänhetens tolerans mot inducerade jordbävningar på grund av industriell verksamhet är ännu mer begränsad. Den dödliga jordbävningssekvensen i Emilia (Italien) 2012 blev ett ämne för ihållande offentlig debatt och politisk diskussion, baserat på jordbävningens epicentras närhet till ett oljefält.

Den italienska regeringen inrättade en internationell kommitté för att undersöka, och även om inget tydligt samband mellan regional seismicitet och oljeutvinning hittades, en var inte heller utesluten. Andra studier drog slutsatsen att jordbävningarna var en naturlig händelse.

Ett annat aktuellt fall är det med Castor-projektet, en underjordisk gaslagringsanläggning till havs i Valenciabukten, Spanien. Projektet på USD 2 miljarder avslutades av den spanska regeringen 2014 efter en explosion av regional seismicitet omedelbart efter inledandet av gasinjektion, och allmänhetens oro som följde.

Ovanstående European Seismic Hazard Map visar de mest seismiskt farliga områdena i Europa mätt med den högsta markaccelerationen (PGA) som kan förväntas under en jordbävning, med 10 % sannolikhet att nås eller överskridas inom 50 år. Grönt indikerar jämförelsevis låga riskvärden för PGA under 0,1 g; gul till orange visar en måttlig fara, mellan 0,1 och 0,25 g; och röd identifierar högriskområden med PGA på mer än 0,25.

Utmaningarna framåt

De tidigare fallen illustrerar några av de kommande utmaningarna som ska ställas inför med jordbävningar orsakade av människor. Förmågan att skilja mellan naturliga och mänskliga inducerade jordbävningar kan vara svår eller till och med omöjlig, speciellt i seismiskt aktiva områden, medan i andra fall risken förknippad med industriell verksamhet är betydligt underskattad. Sådana problem innebär nya utmaningar för riskreducering och ekonomisk tillväxt, särskilt i seismiskt aktiva regioner som södra Europa.

Bilden ovan illustrerar att borrnings- och utvinningsoperationer kan ske nära eller inom seismiskt aktiva områden, öka risken för att aktivera fel och/eller påskynda förekomsten av jordbävningar som annars skulle inträffa naturligt någon gång i framtiden.

För att avsevärt minska sådana faror, Det krävs föreskrifter som inkluderar faromodellering samt bedömning före och under industriell aktivitet som kan störa regionala stressfält. Sådana föreskrifter utfärdades nyligen i Nordamerika, inklusive Kalifornien, Oklahoma, Ohio och Texas, såväl som i och Kanada. I Europa, EU har ännu inte utfärdat några sådana förordningar, men riktlinjer har lagts fram i vissa länder som har upplevt inducerade jordbävningar, inklusive Nederländerna, Schweiz, Storbrittanien, Tyskland, Frankrike och Italien.

Dessutom, kommunikationskampanjer som kommer att informera allmänheten om de ekonomiska fördelarna och riskerna som sådan industriell verksamhet kan ha, bör också lägga fram. Sådana åtgärder kommer att säkerställa en effektiv minskning av den förknippade risken och hållbarheten för industriprojektet.

Denna artikel publicerades ursprungligen på The Conversation. Läs originalartikeln.