Forskare vid Los Alamos National Laboratory har utvecklat en metod för att bestämma orienteringen av mekanisk spänning i jordskorpan utan att förlita sig på data från jordbävningar eller borrningar. Denna metod är billigare än nuvarande metoder, skulle kunna ha bred tillämpbarhet inom geofysik och ge insikt i kontinentala regioner som saknar historisk geologisk information.

"Vi använde det olinjära elastiska beteendet i stenar och tillämpade en ny teknik för att övervaka orienteringen av den maximala horisontella tryckspänningen i stenar i delar av Oklahoma och New Mexico, ", sa Andrew Delorey från Los Alamos. "Orienteringen av den maximala horisontella tryckspänningen avslöjar vilka sprickor i berget som kommer att vara aktiva."

North-central Oklahoma valdes eftersom inducerad seismisk aktivitet har pågått i regionen efter årtionden av injicerat avloppsvatten från olje- och gasverksamhet. Den seismiska aktiviteten uppstår på förkastningar som är optimalt orienterade i det regionala spänningsfältet. North-central New Mexico valdes för att jämföra resultaten med en geologisk miljö som grenslar en kontinental klyfta som skiljer Coloradoplatån från en stabil del av jordskorpan.

Forskarna fastställde att jorden uppvisar spänningsinducerad anisotropi av olinjär känslighet som är i linje med den maximala horisontella tryckspänningen i dessa två olika geologiska miljöer. Stenar blir styvare när de komprimeras och mjukare när de sträcks ut, men denna effekt är inte omedelbar. Hastigheten är snabbare i den orientering där det omgivande spänningsfältet är som mest kompressivt. Genom att mäta denna hastighet i olika orienteringar, forskare kan bestämma orienteringen där omgivningsspänningen är mest kompressiv.

Bestämma den geofysiska spänningsorienteringen, eller riktningen för maximal horisontell tryckspänning, bestäms vanligtvis genom att borra smalt, djupa borrhål. Dock, borrhålsborrning är dyrt och ger bara en enda datapunkt.

Dessutom för stora regioner, den geofysiska datan har helt enkelt inte samlats in eftersom den är för dyr. Denna metod ger ett alternativ.

Deras tillvägagångssätt kan vara avgörande för olje- och gasindustrin som försöker undvika faror och optimera produktionen. När det gäller hydrofracking, sprickorna kommer att öppnas i riktning mot den minsta horisontella tryckspänningen, som forskare nu kan fastställa innan någon borrning.

"Uppskattning av orienteringen av stress i jordskorpan utan jordbävnings- eller borrhålsdata, "  av Andrew A. Delorey, Christopher W. Johnson, och Paul A. Johnson och Götz Bokelmann vid universitetet i Wien publicerades i september i Natur s" Kommunikation Jord och miljö tidning.