sismique

Avec la fracturation hydraulique traditionnelle, plusieurs millions de zones «fracturées» ont été créées où le pétrole et le gaz sont extraits et, bien sûr, des événements indésirables se sont produits où des mouvements sismiques ont causé des dommages aux bâtiments et détruit les eaux souterraines.

La création et l'élargissement de fissures sont utilisés depuis l'Antiquité. À partir du milieu du XIXe siècle, la nitroglycérine puis la dynamite ont été utilisées pour accéder au pétrole ou au gaz.

Des charges nucléaires ont également été utilisées, mais les résultats n'étaient pas ce que l'on pensait lorsque les températures élevées qui ont surgi ont fait que la roche est devenue du verre. En Suède, une forme de fissuration est utilisée tous les jours lors de la "mise sous pression" de puits d'eau à haute pression pour obtenir un meilleur débit d'eau et la méthode est décrite dans le document directeur "Normbrunn - 16 Guidance For Boring Well", publié par la commission géologique de Suède.

Le concept d'événements sismiques est perçu par beaucoup comme effrayant et il y a certainement une justification à cela. Les tremblements de terre majeurs ont causé d'énormes dégâts et de nombreux décès.

La couche supérieure de la terre est divisée en plusieurs plaques qui se déplacent constamment les unes par rapport aux autres. Cette couche est appelée la lithosphère et les plaques glissent, se brisant et se frottant les unes contre les autres. Dans les limites entre les plaques, il y a de grandes failles ou zones de cisaillement dans la croûte terrestre.

Le frottement dans les zones rend les mouvements loin d'être fluides. Au lieu de cela, les mouvements de la croûte terrestre ne sont jamais lisses mais sont ressentis comme soudains et souvent leurs effets peuvent être graves.

Les événements sismiques se produisent lorsque la tension naturelle dans le substratum rocheux change. La plus grande tension est celle qui va horizontalement, latéralement, pas comme on pourrait le penser verticalement, c'est-à-dire de haut en bas.

Des événements sismiques ou des tremblements de terre se produisent souvent en Suède Le Réseau national sismique suédois, SNSN, enregistre en moyenne un à deux tremblements de terre par jour en Suède. Au cours des dix dernières années, nous avons eu en moyenne 17 tremblements de terre par an de magnitude 2 ou supérieure, 5 tremblements de terre par an de magnitude 2,5 ou supérieure et 1 à 2 tremblements de terre par an de magnitude 3 ou supérieure. Le plus grand tremblement de terre au cours des dix dernières années s'est produit le 15 septembre 2014 au sud de Lillhärdal dans le Jämtland le plus au sud et avait une magnitude de 4,1.

L'image ci-dessus montre l'enregistrement d'un travail de relance alors qu'un tremblement de terre majeur s'est produit au Japon. Personne ne pouvait dire qu'ils avaient ressenti le plus grand tremblement de terre.

Les tremblements de terre locaux se produisent, par exemple, lors de l'éclatement sur les chantiers de construction et même lorsqu'un camion entièrement chargé se déplace sur une bosse sur la route ou qu'un train roule sur un joint de la voie.

L'image ci-dessus montre l'élimination des trains qui passent en même temps que les événements sismiques de la stimulation ont été enregistrés. Pour indiquer la force des tremblements de terre, l'échelle de Richter est utilisée, qui est une échelle logarithmique où chaque pas ou amplitude correspond à une augmentation de la hauteur des vagues ou à des secousses de 10 fois. Cela correspond à environ 32 fois plus d'énergie. Un tremblement de terre de 3 à 4 est à peine perceptible, tandis qu'un sur 8 ou plus peut détruire des villes. Des tremblements de terre d'environ 8,0 se produisent en moyenne une fois par an, tandis que des tremblements de terre encore plus importants se produisent plus rarement.

Dans nos méthodes, nous utilisons des pressions inférieures à la contrainte de la roche et en plus nous nous assurons de ne pas pomper dans des zones de fissures plus grandes.

Il s'agit de suivre la règle, pas de fissures majeures - pas d'événements sismiques majeurs.

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Tremblement de terre

Ce terme est utilisé pour décrire à la fois un glissement de terrain soudain dans une fissure et le tremblement qui en résulte dans le sol et l'émission d'énergie sismique causée par des glissements de terrain ou par une activité volcanique ou magmatique, ou d'autres changements soudains de tension dans la terre (définition USGS). Selon la définition de Merriam-Webster, un tremblement de terre est un tremblement de terre ou un tremblement de terre d'origine volcanique ou tectonique ().

Ondes sismiques

Lorsqu'un tremblement de terre se produit, il libère de l'énergie sous la forme d'ondes sismiques qui rayonnent du tremblement de terre dans toutes les directions. Les différents types d'ondes d'énergie secouent la terre de différentes manières et voyagent également à travers la terre à des vitesses différentes. La vague la plus rapide, et donc la première à venir, s'appelle l'onde P. L'onde P, ou onde de compression, comprime et dilate alternativement la matière dans la même direction qu'elle se déplace. L'onde S est plus lente que l'onde P et arrive après l'onde P et secoue le sol de haut en bas et d'avant en arrière, perpendiculairement à la direction dans laquelle elle se déplace. Les ondes de surface suivent les ondes P et S.

Événement sismique

Un événement sismique est un terme générique pour les événements où de l'énergie est libérée dans la croûte terrestre, ce qui entraîne une série d'ondes sismiques. Parce qu'un tremblement de terre pour l'homme ordinaire implique une secousse de la terre ressentie par les humains ou les animaux, le terme événement sismique ou événement micro-sismique est souvent utilisé par les géoscientifiques lorsqu'ils communiquent avec le public sur des tremblements de terre mineurs et micro-sismiques. De nombreux événements sismiques sont trop petits pour être ressentis et ne peuvent être mesurés qu'avec des instruments de précision.

MMIAccélération maximale au sol (g)Vitesse au sol maximale (cm / s)Secousses perçuesRisqué de blessure
DANS<0,0017<0,1Ne se sent pasNon
II à III0,0017 - 0,0140,1 à 1,1Très faibleNon
IV0,014 - 0,0391,1 - 3,4FaibleNon
V0,039 - 0,0923,4 - 8,1MoyenneTrès petit
NOUS0,092 - 0,188,1 - 16FortPetit
VII0,18 - 0,3416 - 31Très fortMoyenne
VIII0,34-0,6531-60DifficileMoyens pour les difficiles

Taille et distribution des tremblements de terre

On sait depuis longtemps que les petits tremblements de terre sont beaucoup plus fréquents que les grands tremblements de terre. Cette relation peut être exprimée avec une formule appelée la relation Gutenberg-Richter:

log (N) = a - bM

où N est le nombre d'événements ayant une amplitude supérieure ou égale à M, et a et b sont des paramètres qui correspondent aux données. Le paramètre b, appelé valeur b, est généralement proche de un, ce qui signifie que pour chaque diminution logarithmique de magnitude, il y a environ 10 fois plus de tremblements de terre. La plupart des tremblements de terre générés par la stimulation EGS auront une magnitude inférieure à 2,0. On estime qu'il y a plus de 36 000 événements de cette taille par jour dans le monde.  

glissement de cisaillement

Le glissement est le déplacement relatif de points précédemment adjacents sur les côtés opposés d'une fissure, mesuré sur la surface de la fissure. Le glissement de cisaillement peut se produire de manière sismique ou aseismique (sans créer d'ondes sismiques).

Sismomètre et sismogramme

Un sismomètre est un instrument utilisé pour enregistrer les ondes sismiques générées par les tremblements de terre sur un sismogramme.  

Vous trouverez ci-dessous le nombre de tremblements de terre dans le monde par magnitude.

ClasseOrdre de grandeurMoyenne par anMoyenne par jour
Gros8 et plus1
Majeur7-7,915
Fort6-6,9134
Moyenne5-5,91 3194
Facile4-4,913000 (estimé)36
Moins3-3,9130 000 (estimé)360
Très petit2-2,91 300 000 (estimé)3 600
micro1-1,913 000 000 (estimé)36 000

Réseau microsismique

De nombreux sismomètres sont installés dans des réseaux ou des tableaux répartis sur la zone d'intérêt pour localiser les événements sismiques dans la région. Pour déterminer l'emplacement des événements sismiques, les sismologues identifient les temps d'arrivée des ondes P et S sur les sismogrammes de tous les instruments qui ont enregistré les ondes sismiques. Ces heures d'arrivée sont souvent appelées P-picks et S-picks. Théoriquement, 3 pics P et 3 pics S peuvent être utilisés pour trianguler l'emplacement d'un événement sismique. En pratique, 5 P-picks et 2 S-picks fournissent une précision de site acceptable sur une matrice microsismique telle que celle décrite ci-dessous, et 7 P-picks et 3 S-picks fournissent une bonne précision de site (Gillian Foulger, communication personnelle).

Hypocentre et épicentre

L'hypocentre est le point de la terre où le tremblement de terre commence. L'épicentre est le point directement au-dessus de l'hypocentre de la surface terrestre.

Ordre de grandeur

La magnitude d'un séisme est déterminée à partir du logarithme par l'amplitude des ondes enregistrées sur un sismogramme à une période donnée. L'échelle de magnitude d'origine était l'échelle de Richter, communément appelée ML.

Couple et magnitude de couple

Le couple est une quantité physique proportionnelle au glissement dans une fissure multiplié par la surface de la surface de la fissure qui glisse. Il est lié à l'énergie totale libérée lors de l'événement sismique et est noté Mo. Le moment peut être estimé à partir de sismogrammes. Le moment est ensuite converti en un nombre similaire à d'autres magnitudes de tremblement de terre avec une formule standard. Le résultat est appelé amplitude du couple (MW). La magnitude du couple donne une estimation de la magnitude du tremblement de terre qui s'applique sur toute l'échelle de magnitude, une propriété qui manquait dans les échelles précédentes telles que l'échelle de Richter. Par conséquent, les sismologues préfèrent maintenant la magnitude du couple comme échelle et il est courant d'utiliser uniquement la magnitude et M pour désigner la magnitude du couple.

Comparaison de l'énergie libérée

La formule pour relier l'amplitude du couple (Mw) au couple (Mo) en centimètres de couette (dyn-cm):

MW = journal10 (Mo) / 1,5 - 10,7

Une dune cm équivaut à 1 × 10-7 Newton mètres.

En termes pratiques, cela montre que pour chaque augmentation de la magnitude du couple, l'énergie sismique totale augmente 31,6 fois (dans la formule plus précisément 10 1,5). Cela signifie qu'un événement avec M 3,5 libère la même quantité d'énergie que trente-deux événements avec M 2,5 et un séisme de magnitude 6 libère environ 32 fois plus d'énergie qu'une magnitude 5 (et une magnitude 7 par conséquent env. 1000 fois plus d'énergie qu'un de magnitude 5).

L'échelle de Richter et l'échelle moment-magnitude actuellement utilisée sont une mesure de la magnitude et de la force des tremblements de terre. L'échelle est logarithmique et une augmentation unitaire de la magnitude signifie une augmentation de 10x de la force. Par exemple, un séisme de magnitude 6 est 10 fois plus fort qu'un séisme de magnitude 5. De plus, un séisme de magnitude 7 est 100 fois plus fort qu'un séisme de magnitude 5. 

Intensité

L'échelle subjective, qui mesure l'impact observé du tremblement de terre sur les bâtiments et sur la nature, est généralement la "Modified Mercalli Intensity Scale" (MMI). Il s'agit d'une échelle à 12 points où les différentes intensités sont décrites en termes tels que «les objets suspendus se balancent» (MMI II), «le plâtre et les cheminées faibles éclatent» (MMI VI) et «la plupart des bâtiments en brique s'effondrent» (MMI X). L'échelle MMI a 12 niveaux d'intensité où le niveau 1 est le plus bas et est caractérisé par des secousses mineures qui sont perçues par les instruments sismiques. Le niveau le plus élevé 12 est décrit comme une destruction totale.

Vitesse au sol et accélération

La vitesse au sol est une mesure de la vitesse à laquelle un point du sol secoue à la suite des ondes sismiques traversant un tremblement de terre. Lors d'un tremblement de terre, les secousses du sol provoquent également des accélérations, le passage d'une vitesse à une autre. La vitesse du sol et l'accélération diminuent avec la distance de l'épicentre du séisme. La vitesse maximale au sol (PGV) et l'accélération maximale au sol (PGA) sont la vitesse et l'accélération maximales enregistrées par une station particulière lors d'un tremblement de terre. Le PGV et le PGA peuvent être utilisés pour quantifier le risque de dommages causés par un tremblement de terre. Les ingénieurs utilisent généralement le PGV, ou la vitesse des particules, tandis que les sismologues utilisent plus souvent le PGA. La vitesse et l'accélération du sol sont toutes deux mesurées sur des sismomètres spéciaux appelés capteurs de mouvement fort (SMS). Le PGA est généralement quantifié par rapport à la gravité (g).