Seisminen

Perinteisen fracking-menetelmän avulla on luotu useita miljoonia "murtuneita" vyöhykkeitä, joilla öljyä ja kaasua poistetaan, ja tietenkin on tapahtunut ei-toivottuja tapahtumia, joissa seismiset liikkeet ovat aiheuttaneet vahinkoja rakennuksille ja tuhottaneet pohjavettä.

Halkeamien luomista ja laajentamista on käytetty muinaisista ajoista lähtien. 1800-luvun puolivälistä lähtien nitroglyseriiniä ja sitten dynamiittia käytettiin öljyn tai kaasun pääsyyn.

Ydinvarauksia on myös käytetty, mutta tulokset eivät olleet odotettuja, kun nousseet korkeat lämpötilat saivat kallion lasiksi. Ruotsissa erästä murtumismuotoa käytetään joka päivä, kun "paineistetaan" korkeapaineisia kaivoja paremman vedenvirtauksen saavuttamiseksi. Menetelmä on kuvattu Ruotsin geologisen tutkimuksen julkaisemassa säädöksessä "Normbrunn - 16 opastusta kaivoa varten".

Seismisten tapahtumien käsite on monien mielestä pelottava, ja sille on varmasti perusteltua. Suuret maanjäristykset ovat aiheuttaneet valtavia vahinkoja ja monia kuolemia.

Maan ylin kerros on jaettu useisiin levyihin, jotka liikkuvat jatkuvasti toistensa suhteen. Tätä kerrosta kutsutaan litosfääriksi ja levyt liukuvat ympäriinsä, kaatuessaan ja raaputtaen toisiaan vastaan. Levyjen välisissä rajoissa on maankuoressa suuria vikoja tai leikkausvyöhykkeitä.

Alueiden kitka tekee liikkeistä kaukana sujuvista. Sen sijaan maankuoren liikkeet eivät ole koskaan sujuvia, mutta ne koetaan yhtäkkiä ja usein niiden vaikutukset voivat olla vakavia.

Seismiset tapahtumat tapahtuvat, kun kallioperän luonnollinen jännitys muuttuu. Suurin jännite on se, joka menee vaakasuoraan, sivuttain, ei niin kuin voisi ajatella pystysuunnassa, ts. Ylhäältä alas.

Seismisia tapahtumia tai maanjäristyksiä esiintyy Ruotsissa usein Ruotsin kansallisessa seismisessä verkossa (SNSN) on Ruotsissa keskimäärin yksi tai kaksi maanjäristystä päivässä. Viimeisen kymmenen vuoden aikana meillä on ollut keskimäärin 17 maanjäristystä vuodessa, jonka voimakkuus on 2 tai suurempi, 5 maanjäristystä vuodessa, jonka voimakkuus on 2,5 tai suurempi, ja 1 - 2 maanjäristystä vuodessa, jonka voimakkuus on 3 tai suurempi. Viimeisen kymmenen vuoden suurin maanjäristys tapahtui 15. syyskuuta 2014 Lillhärdalista etelään Jämtlandin eteläisimmässä osassa ja sen voimakkuus oli 4,1.

Yllä oleva kuva osoittaa ärsykkeen rekisteröinnin, kun Japanissa tapahtui suuri maanjäristys. Kukaan ei voinut sanoa tuntevansa suurempaa maanjäristystä.

Paikallisia maanjäristyksiä esiintyy esimerkiksi räjähtäessä rakennustyömailla ja jopa silloin, kun täyteen kuorma-auto kulkee tien kohouman yli tai juna kulkee radan liitoksen yli.

Yllä oleva kuva osoittaa junien ohi kulkevan ajan samalla kun stimulaation aiheuttamat seismiset tapahtumat rekisteröitiin. Maanjäristysten voimakkuuden osoittamiseksi käytetään Richterin asteikkoa, joka on logaritminen asteikko, jossa jokainen askel tai voimakkuus vastaa aallonkorkeuden kasvua tai ravistamista 10 kertaa. Tämä vastaa noin 32 kertaa enemmän energiaa. 3 - 4 maanjäristys on tuskin havaittavissa, kun taas joka kahdeksas tai enemmän voi tuhota kaupungit. Noin 8,0: n maanjäristykset tapahtuvat keskimäärin kerran vuodessa, kun taas vielä suurempia maanjäristyksiä tapahtuu harvemmin.

Menetelmissämme käytämme paineita, jotka ovat pienempiä kuin kallion jännitys, ja lisäksi varmistamme, ettet pumppaa suuremmilla halkeamisalueilla.

Tämän on noudatettava sääntöä, ei suuria halkeamia - ei suuria seismisiä tapahtumia.

Lue lisää riskien minimoinnista

Lisää seismisestä

Maanjäristys

Tätä termiä käytetään kuvaamaan sekä äkillinen maanvyörymä murtumassa että siitä aiheutuva vapina maassa ja maanvyörymien tai vulkaanisen tai magmaattisen toiminnan aiheuttamat seismiset energian päästöt tai muut äkilliset jännitteenmuutokset maassa (USGS-määritelmä). Merriam-Websterin määritelmän mukaan maanjäristys on vulkaanisen tai tektonisen alkuperän vapina tai maanjäristys ().

Seismiset aallot

Kun maanjäristys tapahtuu, se vapauttaa energiaa seismisten aaltojen muodossa, jotka säteilevät maanjäristyksestä kaikkiin suuntiin. Erityyppiset energiaaallot ravistavat maata eri tavoin ja ne kulkevat myös maan läpi eri nopeuksilla. Nopeinta ja siten ensimmäistä aalloa kutsutaan P-aaltoksi. P-aalto, tai puristusaalto, vuorotellen puristaa ja laajentaa materiaalia samaan suuntaan kuin se kulkee. S-aalto on hitaampi kuin P-aalto ja saapuu P-aallon jälkeen ja ravistaa maata ylös ja alas ja edestakaisin, kohtisuorassa kulkusuuntaansa. Pinta-aallot seuraavat P- ja S-aaltoja.

Seisminen tapahtuma

Seisminen tapahtuma on yleinen termi tapahtumille, joissa energiaa vapautuu maankuoreen, mikä johtaa joukkoon seismisia aaltoja. Koska tavalliselle ihmiselle tarkoitettu maanjäristys liittyy maan tai ihmisen tai eläimen tuntemaan ravistamiseen, geotieteilijät käyttävät usein termiä seismiset tapahtumat tai mikroseismiset tapahtumat kommunikoidessaan yleisön kanssa pienistä ja mikrotason maanjäristyksistä. Monet seismiset tapahtumat ovat liian pieniä tuntemiseksi, ja niitä voidaan mitata vain tarkkuusinstrumenteilla.

MMISuurin maan kiihtyvyys (g)Suurin maanopeus (cm / s)Koettu vapinaLoukkaantumisriski
SISÄÄN<0,0017<0,1Ei tunneEi
II - III0,0017 - 0,0140,1 - 1,1Erittäin heikkoEi
IV0,014 - 0,0391,1 - 3,4HeikkoEi
V0,039 - 0,0923,4 - 8,1KeskivertoHyvin pieni
ME0,092 - 0,188,1-16VahvaPieni
VII0,18 - 0,3416 - 31Erittäin vahvaKeskiverto
VIII0,34-0,6531-60VaikeaTarkoittaa vaikeita

Maanjäristyksen koko ja levinneisyys

On jo kauan tiedossa, että pienet maanjäristykset ovat paljon yleisempää kuin suuret maanjäristykset. Tämä suhde voidaan ilmaista kaavalla, jota kutsutaan Gutenberg-Richter-suhteeksi:

log (N) = a - bM

missä N on niiden tapahtumien lukumäärä, joiden suuruusluokka on suurempi tai yhtä suuri kuin M, ja a ja b ovat parametreja, jotka sopivat dataan. Parametri b, nimeltään b-arvo, on yleensä lähellä yhtä, mikä tarkoittaa, että jokaisella logaritmisella suuruusluokan laskulla on noin 10 kertaa enemmän maanjäristyksiä. Suurimman osan EGS-stimulaation aiheuttamista maanjäristyksistä on voimakkuus alle 2,0. On arvioitu, että maailmanlaajuisesti tapahtuu yli 36 000 tämän kokoista tapahtumaa päivässä.  

leikkaus liukuminen

Liukuminen on aikaisemmin vierekkäisten kohtien suhteellinen siirtymä halkeaman vastakkaisilla puolilla mitattuna halkeaman pinnalla. Leikkausliukuminen voi tapahtua seismisesti tai aseismisesti (luomatta seismisiä aaltoja).

Seismometri ja seismogrammi

Seismometri on väline, jota käytetään tallentamaan maanjäristysten aiheuttamat seismiset aallot seismogrammiin.  

Alla on esitetty maanjäristysten lukumäärä maailmassa suuruusluokan mukaan.

luokkaSuuruusKeskimäärin vuodessaKeskimäärin päivässä
Iso8 ja uudempi1
Suuri7-7,915
Vahva6-6,9134
Keskiverto5-5,91 3194
Helppo4-4,913 000 (arvioitu)36
Vähemmän3-3,9130 000 (arvioitu)360
Hyvin pieni2-2,91 300 000 (arvioitu)3 600
mikro1-1,913 000 000 (arvioitu)36 000

Mikroseisminen verkosto

Monet seismometrit on asennettu verkkoihin tai ryhmiin, jotka on hajautettu kiinnostuksen kohteena olevaan alueeseen seismisten tapahtumien paikallistamiseksi alueella. Seismisten tapahtumien sijainnin määrittämiseksi seismologit identifioivat P- ja S-aaltojen saapumisajat kaikkien instrumenttien seismogrammeissa, jotka ovat tallentaneet seismiset aallot. Näitä saapumisaikoja kutsutaan usein P - ja S - suosikkeiksi. Teoreettisesti 3 P-poiminta ja 3 S-poiminta voidaan käyttää seismisen tapahtuman sijainnin triangulaatioon. Käytännössä 5 P-poiminta ja 2 S-poiminta tarjoavat hyväksyttävän paikannustarkkuuden mikroseismisessä matriisissa, kuten alla kuvatussa, ja 7 P-poiminta ja 3 S-poiminta tarjoavat hyvän paikkatarkkuuden (Gillian Foulger, henkilökohtainen viestintä).

Hypokeskus ja episentteri

Hypokeskus on kohta maassa, jossa maanjäristys alkaa. Järistyksen keski on piste, joka on suoraan maanpinnan hypokeskuksen yläpuolella.

Suuruus

Maanjäristyksen voimakkuus määritetään logaritmin perusteella seismogrammiin tallennetun aaltojen amplitudilla tiettynä ajanjaksona. Alkuperäinen mittakaava oli Richterin asteikko, jota yleisesti kutsutaan M: ksiL.

Vääntömomentti ja vääntömomentin suuruus

Vääntömomentti on fyysinen määrä, joka on verrannollinen halkeaman liukastuvuuteen ja liukastetun halkeaman pinnan pinta-alaan. Se liittyy seismisessä tapahtumassa vapautuvaan kokonaisenergiaan, ja sitä merkitään Mo. Hetki voidaan arvioida seismogrammeista. Hetki muunnetaan sitten lukuun, joka on samanlainen kuin muut maanjäristyksen voimakkuudet vakiokaavalla. Tulosta kutsutaan vääntömomentin suuruudeksi (MW). Vääntömomentin voimakkuus antaa arvio maanjäristyksen voimakkuudesta, jota sovelletaan koko voimakkuusasteikolla. Ominaisuus puuttui aiemmista asteikoista, kuten Richterin asteikosta. Siksi seismologit pitävät nyt vääntömomentin suuruutta asteikkona ja on yleistä käyttää vain vääntömomenttia ja M viitataksesi vääntömomentin suuruuteen.

Vapautuneen energian vertailu

Kaava vääntömomentin suuruuden (Mw) ja vääntömomentin (Mo) yhdistämiseksi pussi senttimetreinä (dyn-cm):

MW = loki10 (Mo) / 1,5-10,7

Dyyni cm on yhtä suuri kuin 1 × 10-7 Newton metriä.

Käytännössä tämä osoittaa, että jokaisella vääntömomentin lisäyksellä seismisen kokonaisenergia kasvaa 31,6 kertaa (kaavassa tarkemmin 10 1,5). Tämä tarkoittaa, että tapahtuma, jolla on M 3.5, vapauttaa saman määrän energiaa kuin noin kolmekymmentäkaksi tapahtumaa, joissa on M 2,5, ja maanjäristys, jonka voimakkuus on 6, vapauttaa noin 32 kertaa enemmän energiaa kuin voimakkuus 5 (ja voimakkuus 7 siis noin. 1000 kertaa enemmän energiaa kuin yksi, jonka voimakkuus on 5).

Richterin asteikko ja tällä hetkellä käytetty hetkellisarvoasteikko ovat maanjäristysten voimakkuuden ja voimakkuuden mitta. Asteikko on logaritminen ja yksikön suurennus tarkoittaa 10-kertaista vahvuuden kasvua. Esimerkiksi, voimakkuuden 6 maanjäristys on 10 kertaa voimakkaampi kuin voimakkuuden 5 maanjäristys. Lisäksi voimakkuuden 7 maanjäristys on 100 kertaa voimakkaampi kuin suuruusluokan 5 maanjäristys. 

Intensiteetti

Subjektiivinen mittakaava, joka mittaa maanjäristyksen havaittuja vaikutuksia rakennuksiin ja luontoon, on yleensä "Modified Mercalli Intensity Scale" (MMI). Se on 12-pisteinen asteikko, jossa eri intensiteetit kuvataan sellaisin termein kuin "roikkuvat esineet heilahtelevat" (MMI II), "rappaus ja heikot savupiiput halkeilevat" (MMI VI) ja "useimmat tiilirakennukset romahtavat" (MMI X). MMI-asteikolla on 12 voimakkuustasoa, joissa taso 1 on alhaisin ja jolle on ominaista pienet tärisemiset, jotka seismiset instrumentit havaitsevat. Korkein taso 12 kuvataan täydelliseksi tuhoksi.

Pinnanopeus ja kiihtyvyys

Maan nopeus on mitta siitä, kuinka nopeasti piste maapallossa tärisee maanjäristyksen läpi kulkevien seismisten aaltojen seurauksena. Maanjäristyksen aikana maan vapina aiheuttaa myös kiihtyvyyden, siirtymisen nopeudesta toiseen. Maan nopeus ja kiihtyvyys vähenevät etäisyydellä maanjäristyksen keskuksesta. Suurin maanopeus (PGV) ja suurin maan kiihtyvyys (PGA) ovat suurimpia nopeuksia ja kiihtyvyyksiä, jotka tietty asema rekisteröi maanjäristyksen aikana. Sekä PGV: tä että PGA: ta voidaan käyttää maanjäristyksen aiheuttamien vahinkojen riskin kvantifioimiseksi. Suunnittelijat käyttävät tyypillisesti PGV: tä tai hiukkasten nopeutta, kun taas seismologit käyttävät PGA: ta useammin. Maan nopeutta ja kiihtyvyyttä mitataan molemmilla erityisillä seismometereillä, joita kutsutaan voimakkaiksi liiketunnistimiksi (SMS). PGA määritetään yleensä kvantitatiivisesti suhteessa painovoimaan (g).