Den sydafrikanska regeringen undersöker fracking för att minska landets enorma beroende av kol för energi. Fracking innebär att pumpa högtrycksvätskor in i bergformationer för att frigöra reserver av olja och gas.

Uppskattningarna för gasfyndigheter i den huvudsakliga Karoo-regionen i Sydafrika varierar brett. Ett fåtal studier har gjorts för regeringen om potentialen för skiffergas i landet. Dessa inkluderar en rapport om den tekniska beredskapen för en skiffergasindustri, en strategisk miljöbedömning av skiffergas och en flerförfattad akademisk bok om hydraulisk sprickbildning i Karoo. Regeringen måste nu integrera denna information i policyn och utveckla regelverk för frackingindustrin.

Miljögrupper och markägare är oroade över de negativa miljömässiga och sociala effekterna av fracking. De säger att det kan ha en inverkan på vattenkvalitet och kvantitet, och kan också orsaka fragmentering och förlust av livsmiljöer. De är också oroliga för eventuell ökad seismicitet i samband med injektion av djupt avloppsvatten och fracking.

Vår forskning syftade till att titta på sambandet mellan jordbävningar och fracking. Det utgjorde en del av sårbarhetskartläggningen för fracking i Sydafrika. Vi fann att områdena med högst sårbarhet för seismicitet kopplat till fracking var i delarna av Western Cape, Gauteng, Nordvästra provinsen, Mpumalanga, KwaZulu-Natal och en av Sydafrikas grannar, Swaziland. Även om ingen gas förväntas hittas i många av dessa områden, de skulle fortfarande vara utsatta för de seismiska effekterna av fracking i Karoobassängen, platsen för vad som antas vara landets största gasfyndigheter.

Seismiska faror i Sydafrika är inte höga enligt internationella normer. Men det kan bli betydande skador på infrastrukturen om seismiciteten ökar.

Fracking och jordbävningar

Under fracking av en blandning av vatten, sand och kemikalier – känd som fracking fluid – pumpas under högt tryck in i en brunn för att spricka berg och frigöra kolväten. Dessa kolväten utvinns vid brunnshuvudet tillsammans med avloppsvatten som innehåller en blandning av frackingvätska och formationsvatten. Avloppsvattnet kan tas om hand genom att injicera det under jord genom djupa brunnar.

Både utvinning och underjordisk injektion av vätskor har visat sig orsaka jordbävningar. Men storleken på dessa händelser är oklart; allt från relativt små jordbävningar som magnituden 2,3 i Blackpool, England till jordbävningen med magnituden 5,7 i Prag, Oklahoma i november 2011.

Det har förekommit minst två seismiska händelser av oro med magnituder lika med eller större än 7,0, både i Gazli i Uzbekistan där gas dras in. Även om de inte kunde kopplas direkt till fracking, de visade några särdrag associerade med fracking-inducerade jordbävningar.

Sambandet mellan avloppsvattenpumpning och seismicitet är otvivelaktigt. Forskare tror, att tre faktorer är ansvariga för fracking-inducerade eller utlösta seismiska händelser:

• förekomsten och orienteringen av tektoniska fel,
• spänningstillstånd i förkastningsunderytan, och
• djupet och förhållandet mellan felen och frackingprocessen som helhet.

Seismisk aktivitet i Sydafrika

Seismiska data från tidigare händelser i Sydafrika är ofullständiga eftersom South African National Seismograph Network i första hand övervakar områden med minrelaterad seismicitet i landets centrala och norra delar.

De första seismiska registreringarna startade 1620, men dessa innehåller betydande dataluckor. Information om aktiva fel som kan orsaka jordbävningar är begränsad; det är därför information från liknande tektoniska områden som centrala och östra USA normalt används.

Vad vi vet är att stora seismiska händelser – eller jordbävningar – är sällsynta i Sydafrika. Detta beror på att landet är placerat på insidan av en tektonisk platta, ett relativt styvt område som är mer stabilt jämfört med andra plattgränser.

Landet har upplevt flera stora gruvrelaterade jordbävningar tidigare. En inträffade i Stilfontein den 9 mars 2005; en annan nära Orkney den 5 augusti 2014. Båda jordbävningarna, med magnituderna 5,3 respektive 5,5, var kraftfulla nog att skada den omgivande infrastrukturen.

Sydafrikas mest förödande jordbävning med tektoniskt ursprung, mäter magnitud 6,3, inträffade vid udden vid St Lucia den 31 december 1932. Den 29 september 1969 drabbade en jordbävning som mätte 6,3 städer i Western Cape, dödade 12 människor och orsakade omfattande skador.

Seismisk fara i Sydafrika

Effekten av fracking på den lokala seismiska regionen kan mätas genom att analysera seismiciteten innan, under, och efter frackingprocessen.

Men det finns lite kunskap om geologisk information för Karooregionen där fracking har föreslagits. Figur ett visar fördelningen av seismisk risk i Sydafrika. Detta innebär att potentiellt farliga fel i regionen kan förbli oupptäckta. Det är viktigt att få mer geologisk och tektonisk information samt data om graden och djupet av den föreslagna frackingprocessen i regionen. Detta kan berätta vilken seismisk effekt vi kan förvänta oss till följd av fracking.

Det är extremt viktigt att övervaka lokal seismisk aktivitet innan fracking börjar för att skapa en baslinje för den specifika platsen och omgivande områden. Seismisk övervakning före prospektering kommer att hjälpa till att identifiera platsen för förkastningar och stressfältets natur i områden där den för närvarande är okänd. Detta, kopplat till seismisk övervakning under och efter fracking, kan hjälpa forskare att utföra tillförlitliga riskbedömningar för att hjälpa till med korrekt reglering.

Denna artikel publicerades ursprungligen på The Conversation. Läs originalartikeln.