Hydraulisk sprickbildning för att utvinna instängda fossila bränslen kan utlösa jordbävningar. De flesta är så små eller långt från hem och infrastruktur att de kan gå obemärkt förbi; andra kan skramla fönster, svaja ljusarmaturer och rycka människor från sömnen; några har skadat byggnader.

Stanford University geofysiker har simulerat och kartlagt risken för märkbara skakningar och möjliga byggnadsskador från jordbävningar orsakade av hydraulisk sprickbildning på alla potentiella frackingplatser över Eagle Fords skifferformation i Texas, som har varit värd för några av de största fracking-utlösta jordbävningarna i USA.

Publicerad 29 april i Vetenskap , resultaten visar att de mest tätbefolkade områdena – särskilt en smal del av Eagle Ford som ligger inbäddat mellan San Antonio och Houston – står inför den största risken att uppleva skakningar som är tillräckligt starka för att skada byggnader eller kännas av människor. "Vi fann att riskerna från olägenheter eller skador varierar mycket över rymden, beror mest på befolkningstätheten, "sa huvudstudieförfattaren Ryan Schultz, en Ph.D. student i geofysik vid Stanford.

Social licens

Tiotusentals brunnar som borrats i den enorma formationen under det senaste decenniet har bidragit till att underblåsa den amerikanska skifferboomen och bidrog till en dramatisk ökning av jordbävningar i centrala och östra USA från och med 2009. Även om skadliga jordbävningar är sällsynta, författarna skriver, "de upplevda riskerna med hydraulisk sprickbildning har både orsakat allmänhetens oro och hindrat industriutvecklingen."

I glest befolkade områden inom den sydvästra delen av Eagle Ford, forskarna fann att skador är osannolika även om fracking orsakar jordbävningar så stora som magnituden 5,0. Att tillåta sådana kraftiga skalv, dock, skulle kunna äventyra "den sociala licensen att driva, " skriver de. Frasen, som växte fram inom gruvindustrin på 1990-talet och sedan dess anammats av klimataktivister, hänvisar till den inofficiella acceptansen av lokalsamhällets medlemmar och ett bredare civilsamhälle att olja, gas- och gruvdrift måste göra affärer utan kostsamma konflikter.

"Seismicitet är en del av den sociala licensen för hydraulisk sprickbildning, men långt ifrån det enda problemet, " sade studiens medförfattare Bill Ellsworth, en geofysisk forskningsprofessor vid Stanford's School of Earth, Energi- och miljövetenskap (Stanford Earth). "Att eliminera hydraulisk sprickbildning helt och hållet skulle inte förändra någon av de andra farhågorna."

Bland dessa farhågor är hälsohot från att bo nära olje- och gaskällor och utsläpp av växthusgaser från produktion och användning av fossila bränslen. Kaliforniens nyligen tillkännagivande av planer på att sluta utfärda nya tillstånd för hydraulisk sprickbildning år 2024, till exempel, kommer som en del av ett försök att fasa ut oljeutvinningen och minska utsläppen av växthusgaser.

Börjar med risk

Forskarna säger att deras mål är att underlätta för operatörer, regulatorer, kommuninvånare och fastighetsägare att diskutera riskerna som är viktiga för dem utan teknisk expertis. "Det tillvägagångssätt vi har utvecklat ger risken för olägenheter eller skador som en gemensam referensram och verktyg för att utvärdera det, " sa studiens medförfattare och geofysikprofessor Greg Beroza, meddirektör för Stanford Center for Induced and Triggered Seismicity (SCITS).

Den nya riskanalysen tillämpar en teknik som först publicerades förra året för att överväga var människor och strukturer finns samt prognoser för maximal jordbävningsmagnitud och geologiska faktorer som kan förstärka eller dämpa skakningar när de färdas under jorden. Tillvägagångssättet gör det möjligt att börja med en viss risknivå – som en 50-procentig chans att 30 hushåll upplever skakningar som känns spännande men inte skrämmande, baserat på gemenskapsfrågeformulär - och beräkna den största jordbävningsstorleken som skulle hålla risken på eller under den nivån.

Författarna föreslår att man använder denna typ av analys som utgångspunkt för att hantera jordbävningsrisk orsakad av fracking med hjälp av ett system som kallas trafikljusprotokoll. Antogs i stater inklusive Ohio och Oklahoma för att hantera seismiska faror relaterade till olja, gas och viss geotermisk energiutveckling, Trafikljusprotokoll ger operatörerna grönt ljus att fortsätta så länge som skalven är relativt små. Större jordbävningar kan kräva att en operatör justerar eller stoppar vätskeinjektioner, att veta att skakningar kan fortsätta och till och med intensifieras efter att pumparna stängts av.

"Om målet är att behandla alla lika när det gäller risk, vår analys visar att åtgärder bör vidtas med lägre storlek för borrplatser nära städerna i norra Eagle Ford än för de på landsbygden i söder, " förklarade Ellsworth, som också är meddirektör för SCITS.

Enligt forskarna, det är "orättvist" att sätta en enhetlig tröskel för mängden skakning som tillåts över en stor formation som Eagle Ford. "Enskilda trösklar kan tillåta trösklar som är för tillåtande i stadsregioner eller för restriktiva i landsbygdsregioner, sa Beroza, Wayne Loel-professorn vid Stanford Earth. "Istället, om du börjar med en risktolerans, Du kan ställa in trösklar som varierar beroende på förändringar i risken. "