Under månaderna efter den 5 juli, 2019 jordbävning med magnitud 7,1 i Ridgecrest, Kalifornien, Seismologer registrerade tusentals efterskalv i regionen. Förvånande, ingen sågs i Coso geotermiska fält, ett område bara cirka 10 kilometer från ytan brister orsakade av huvudchocken.

Nu, Caltech-forskare har upptäckt att verksamheten relaterade till geotermisk energiproduktion vid Coso under de senaste 30 åren har avstressat regionen, vilket gör området mindre utsatt för jordbävningar. Dessa fynd kan indikera sätt att systematiskt avstressa högriskjordbävningsregioner, samtidigt som ren energiinfrastruktur byggs.

Forskningen utfördes i Jean-Philippe Avouacs laboratorium, Earle C. Anthony Professor i geologi och mekanik och anläggningsteknik. En artikel som beskriver studien visas i tidskriften Natur den 1 juli.

Geotermiska fält, som Coso -regionen, är områden där underjordstemperaturerna är särskilt höga, till exempel, som ett resultat av vulkanisk eller tektonisk aktivitet. Denna värme kan användas för att skapa ren energi som inte kräver förbränning av fossila bränslen. För att utnyttja denna energi, vatten pumpas ner i marken, där de höga temperaturerna värmer upp vattnet; när vattnet förs upp till ytan igen, att värmeenergi används för att generera el.

Viktigt, under utvecklingen av ett geotermiskt fält, många små jordbävningar (omkring magnitud 4) utlöses när vattnet pumpas in. Detta ses i allmänhet som en källa till oro; ett antal geotermiska projekt har övergivits på grund av sådan "inducerad" seismicitet. Dock, i denna nya studie, forskarna fann att dessa små jordbävningar liksom den "tysta" eller aseismiska deformationen (som inträffar utan att orsaka en jordbävning) som orsakas av injicering av vätska faktiskt lindrar stress och därmed minskar risken för en större jordbävning i regionen.

"Geotermisk energi är ren energi, och vi vill ha så mycket ren energi som möjligt, ", säger Avouac. "Inducerad seismicitet - utlösandet av många små jordbävningar - under den initiala utvecklingen av ett geotermiskt fält har setts som ett hinder för att bygga mer av denna infrastruktur. Men vår studie visar att det faktiskt finns en fördel med detta. Du kan tänka dig att utveckla geotermiska fält längs hela San Andreas-förkastningen, till exempel, där du både skulle få ren energi och minska risken för en stor jordbävning."

Leds av Caltech postdoktor Kyungjae Im, teamet försökte modellera vad som händer under ytan av ett geotermiskt fält som har utvecklats för energiproduktion. Genom att använda en teknik som kallas syntetisk aperturradar (SAR) interferometri, geovetare har mätt att ytan på det geotermiska fältet Coso har deformerats och sjunkit med tiotals centimeter under decennierna sedan dess utveckling. Jag byggde en modell för denna deformation och bestämde att underjorden värmekontakterades på grund av att vattnet pumpades in.

Jag drog slutsatsen att denna termiska sammandragning både lindrade en del spänningar i Coso-området och tillät marken att glida "tyst" - det vill säga, på ett smidigt sätt som inte ger upphov till jordbävningar. Detta förklarar varför Coso-området inte upplevde några större efterskalv efter den stora 5 juli, 2019 jordbävning:det var mindre stress under jorden eftersom det redan hade lindrats av den geotermiska aktiviteten.

"Vår studie visar att genom att injicera kallt vatten, du kan faktiskt undertrycka seismicitet på vägen, "säger Im." Men det är fortfarande inte utan risk:när du börjar utveckla fältet, det finns en risk att de små inducerade jordbävningarna potentiellt kan växa till stora. Men i princip över tid, risken för stora jordbävningar i regionen är mindre än om du inte hade utvecklat fältet. Du accelererar seismiciteten för en liten stund, så risken att du får den stora är tillfälligt högre. Men om man tittar på risken att ha en magnitud på 7 eller 8 under en lång tidsperiod, över 15 år eller så, det blir mycket lägre. Det är en del av vårt forskningsmål att utveckla metoder för att kvantifiera denna effekt exakt. Det kommer aldrig att vara noll risk, men vår studie visar att vi borde forska mer om denna metod för att minska sannolikheten för en stor jordbävning."

"Både termisk spänningsfrisättning och hydrofracking kan frigöra den ackumulerade spänningen och därför minska framtida stora jordbävningar, men, på samma gång, har fortfarande en risk för att orsaka stora jordbävningar under stressfrisättningen, " förklarar Im. "Coso-fallet är det önskade exemplet i det att påfrestningen görs utan att framkalla en stor jordbävning. Det kan bero på karaktären av termisk avspänning, som är långsam, intensiv, och lokaliserad jämfört med hydrofracking. Men för att bekräfta detta krävs ytterligare forskning."

Tidningen har titeln "Ridgecrest Aftershocks at Coso suppressed by Thermal Destressing." Kyungjae Im är studiens första författare.