Sejsmiczny

Dzięki tradycyjnemu szczelinowaniu powstało kilka milionów stref „szczelinowania”, w których wydobywane są ropa i gaz, i oczywiście miały miejsce niepożądane zdarzenia, w których ruchy sejsmiczne spowodowały zarówno uszkodzenia budynków, jak i zniszczenie wód gruntowych.

Tworzenie i poszerzanie pęknięć było stosowane od czasów starożytnych. Od połowy XIX wieku nitrogliceryna, a następnie dynamit były wykorzystywane do uzyskania dostępu do ropy lub gazu.

Wykorzystano również ładunki jądrowe, ale wyniki nie były zgodne z oczekiwaniami, gdy wysokie temperatury, które powstały spowodowały, że skała stała się szkłem. W Szwecji forma pękania jest stosowana codziennie, gdy „ciśnieniowe” studnie wodne pod wysokim ciśnieniem w celu uzyskania lepszego przepływu wody, a metoda jest opisana w dokumencie zarządzającym „Normbrunn - 16 Wytyczne dotyczące wiercenia studni”, opublikowanym przez szwedzkie badanie geologiczne.

Pojęcie zdarzeń sejsmicznych jest przez wielu postrzegane jako przerażające i na pewno jest to uzasadnione. Poważne trzęsienia ziemi spowodowały ogromne szkody i wiele ofiar śmiertelnych.

Górna warstwa ziemi jest podzielona na kilka płyt, które stale poruszają się względem siebie. Ta warstwa nazywa się litosferą, a płyty ślizgają się wokół, zderzając się i ocierając o siebie. W granicach między płytami występują duże uskoki lub strefy ścinania w skorupie ziemskiej.

Tarcie w strefach sprawia, że ruchy nie są płynne. Zamiast tego ruchy skorupy ziemskiej nigdy nie są płynne, ale są odczuwane jako nagłe i często ich skutki mogą być poważne.

Zdarzenia sejsmiczne występują, gdy zmienia się naturalne napięcie w skale. Największe napięcie to napięcie, które przebiega poziomo, na boki, a nie tak, jak mogłoby się wydawać w pionie, tj. Z góry na dół.

Zdarzenia sejsmiczne lub trzęsienia ziemi często występują w Szwecji Szwedzka Narodowa Sieć Sejsmiczna, SNSN, rejestruje średnio w Szwecji od jednego do dwóch trzęsień ziemi dziennie. W ciągu ostatnich dziesięciu lat mieliśmy średnio 17 trzęsień ziemi o sile 2 lub większej, 5 trzęsień ziemi o sile 2,5 lub więcej i 1 do 2 trzęsień ziemi o sile 3 lub więcej. Największe trzęsienie ziemi w ciągu ostatnich dziesięciu lat miało miejsce 15 września 2014 r. Na południe od Lillhärdal w najbardziej wysuniętym na południe Jämtland i miało wielkość 4,1.

Powyższe zdjęcie pokazuje rejestrację bodźca podczas poważnego trzęsienia ziemi w Japonii. Nikt nie mógł powiedzieć, że poczuli większe trzęsienie ziemi.

Lokalne trzęsienia ziemi występują na przykład podczas wybuchów na placach budowy, a nawet gdy w pełni obciążona ciężarówka przejeżdża przez wyboje na drodze lub pociąg przejeżdża przez złącze na torze.

Powyższe zdjęcie pokazuje upływ czasu od przejeżdżających pociągów w tym samym czasie, w którym zarejestrowano zdarzenia sejsmiczne z stymulacji. Aby wskazać siłę trzęsień ziemi, stosuje się skalę Richtera, która jest skalą logarytmiczną, w której każdy krok lub wielkość odpowiada wzrostowi wysokości fali lub wstrząsu o 10 razy. Odpowiada to około 32 razy większej energii. Trzęsienie ziemi o sile 3–4 jest ledwo zauważalne, a jeden na 8 lub więcej może niszczyć miasta. Trzęsienia ziemi o sile około 8,0 występują średnio raz w roku, a jeszcze większe trzęsienia ziemi występują rzadziej.

W naszych metodach stosujemy ciśnienia mniejsze niż naprężenie skalne, a ponadto staramy się nie pompować w większych strefach pękania.

Ma to być zgodne z zasadą, bez większych pęknięć - bez większych zdarzeń sejsmicznych.

Przeczytaj więcej o minimalizacji ryzyka

Więcej o sejsmice

Trzęsienie ziemi

Termin ten jest używany do opisania zarówno nagłego osunięcia się ziemi w pęknięciu, jak i wynikającego z tego wstrząsu w gruncie oraz emisji energii sejsmicznej spowodowanej osuwiskami lub aktywnością wulkaniczną lub magmową lub innymi nagłymi zmianami napięcia na ziemi (definicja USGS). Zgodnie z definicją Merriam-Webster, trzęsienie ziemi to wstrząs lub trzęsienie ziemi pochodzenia wulkanicznego lub tektonicznego ().

Fale sejsmiczne

Kiedy następuje trzęsienie ziemi, uwalnia energię w postaci fal sejsmicznych, które promieniują z trzęsienia ziemi we wszystkich kierunkach. Różne rodzaje fal energii wstrząsają ziemią na różne sposoby, a także przemieszczają się po niej z różnymi prędkościami. Najszybsza fala, a zatem pierwsza, która nadejdzie, nazywa się falą P. Fala P, czyli fala kompresji, naprzemiennie ściska i rozszerza materiał w tym samym kierunku, w jakim się porusza. Fala S jest wolniejsza niż fala P i dociera za falą P i wstrząsa ziemią w górę, w dół, w przód iw tył, prostopadle do kierunku, w którym się porusza. Fale powierzchniowe podążają za falami P i S.

Zdarzenie sejsmiczne

Zdarzenie sejsmiczne to ogólny termin określający zdarzenia, w których energia jest uwalniana w skorupie ziemskiej, powodując serię fal sejsmicznych. Ponieważ trzęsienie ziemi dla zwykłego człowieka wiąże się z drżeniem ziemi odczuwanym przez ludzi lub zwierzęta, termin zdarzenie sejsmiczne lub zdarzenie mikro-sejsmiczne jest często używane przez geonaukowców podczas komunikowania się z opinią publiczną na temat drobnych i mikrotrzęsień ziemi. Wiele zjawisk sejsmicznych jest zbyt małych, aby można je było odczuć i można je zmierzyć tylko za pomocą precyzyjnych przyrządów.

MMIMaksymalne przyspieszenie do podłoża (g)Maksymalna prędkość jazdy (cm / s)Dostrzegłem drżenieRyzyko zranienia
W<0,0017<0,1Nie czujeNie
II – III0,0017 - 0,0140,1 - 1,1Bardzo słabyNie
IV0,014 - 0,0391.1 - 3.4SłabyNie
V.0,039 - 0,0923,4 - 8,1ŚredniBardzo mały
MY0,092 - 0,188,1 - 16SilnyMały
VII0,18 - 0,3416 - 31Bardzo silnyŚredni
VIII0,34–0,6531–60TrudnyŚrodki na trudne

Rozmiary i rozmieszczenie trzęsień ziemi

Od dawna wiadomo, że małe trzęsienia ziemi są znacznie częstsze niż duże trzęsienia ziemi. Zależność tę można wyrazić wzorem zwanym relacją Gutenberga-Richtera:

log (N) = a - bM

gdzie N to liczba zdarzeń o wielkości większej lub równej M, a a i b to parametry pasujące do danych. Parametr b, nazywany wartością b, jest zwykle bliski jedności, co oznacza, że na każdy logarytmiczny spadek wielkości przypada około 10 razy więcej trzęsień ziemi. Większość trzęsień ziemi generowanych przez stymulację EGS będzie miała wielkość mniejszą niż 2,0. Szacuje się, że dziennie na całym świecie odbywa się ponad 36 000 wydarzeń tej wielkości.  

poślizg ścinający

Ślizganie to przemieszczenie względne wcześniej przylegających punktów po przeciwnych stronach pęknięcia, mierzone na powierzchni pęknięcia. Poślizg przy ścinaniu może wystąpić sejsmicznie lub aseizmem (bez tworzenia fal sejsmicznych).

Sejsmometr i sejsmogram

Sejsmometr to instrument używany do rejestracji fal sejsmicznych generowanych przez trzęsienia ziemi na sejsmogramie.  

Poniżej znajduje się liczba trzęsień ziemi na świecie według wielkości.

KlasaWielkośćŚrednia na rokŚrednia na dzień
Duży8 i więcej1
Poważny7-7,915
Silny6-6,9134
Średni5-5,91 3194
Łatwo4-4,913 000 (szacunkowo)36
Mniej3-3,9130 000 (szacunkowo)360
Bardzo mały2-2,91 300 000 (szacowany)3 600
mikro1-1,913 000 000 (szacunkowo)36 000

Sieć mikrosejsmiczna

Wiele sejsmometrów jest zainstalowanych w sieciach lub tablicach rozrzuconych na obszarze zainteresowania w celu lokalizowania zdarzeń sejsmicznych w regionie. Aby określić lokalizację zdarzeń sejsmicznych, sejsmolodzy identyfikują czasy nadejścia fal P i S na sejsmogramach wszystkich instrumentów, które zarejestrowały fale sejsmiczne. Te czasy przybycia są często nazywane kilofami „P” i „S”. Teoretycznie do triangulacji lokalizacji zdarzenia sejsmicznego można użyć 3 typów „P” i 3 „S”. W praktyce 5 typów „P” i 2 „S” zapewniają akceptowalną dokładność miejsca na matrycy mikrosejsmicznej, takiej jak ta opisana poniżej, a 7 typów „P” i 3 „S-pick” zapewniają dobrą dokładność lokalizacji (Gillian Foulger, komunikacja osobista).

Hypocenter i Epicentrum

Hipocentrum to punkt na ziemi, w którym zaczyna się trzęsienie ziemi. Epicentrum to punkt bezpośrednio nad hipocentrum powierzchni ziemi.

Wielkość

Wielkość trzęsienia ziemi jest określana z logarytmu przez amplitudę fal zarejestrowanych na sejsmogramie w danym okresie. Oryginalną skalą wielkości była skala Richtera, powszechnie określana jako ML.

Moment obrotowy i wielkość momentu obrotowego

Moment obrotowy to wielkość fizyczna proporcjonalna do poślizgu w pęknięciu pomnożonym przez powierzchnię ślizgającej się powierzchni pęknięcia. Jest to związane z całkowitą energią uwolnioną w zdarzeniu sejsmicznym i jest oznaczane jako Mo. Moment można oszacować na podstawie sejsmogramów. Moment jest następnie konwertowany na liczbę podobną do innych wielkości trzęsień ziemi za pomocą standardowego wzoru. Wynik nazywany jest wielkością momentu obrotowego (MW.). Wielkość momentu obrotowego daje oszacowanie wielkości trzęsienia ziemi, które ma zastosowanie w całej skali wielkości, właściwości, której brakowało w poprzednich skalach, takich jak skala Richtera. Dlatego sejsmolodzy preferują teraz wielkość momentu obrotowego jako skalę i często używa się tylko wartości i M w odniesieniu do wielkości momentu obrotowego.

Porównanie uwolnionej energii

Wzór na powiązanie wartości momentu obrotowego (Mw) z momentem obrotowym (Mo) w centymetrach kołdry (dyn-cm):

MW. = log10 (Mo) / 1,5 - 10,7

Wydma cm równa się 1 × 10-7 Niutonometry.

W praktyce pokazuje to, że dla każdego wzrostu wielkości momentu obrotowego całkowita energia sejsmiczna wzrasta 31,6 razy (we wzorze dokładniej 10 1,5). Oznacza to, że zdarzenie z M 3,5 wyzwala taką samą ilość energii, jak około trzydzieści dwa zdarzenia z M 2,5, a trzęsienie ziemi o sile 6 wyzwala około 32 razy więcej energii niż o magnitudzie 5 (i w konsekwencji o wielkości 7 ok. 1000 razy więcej energii niż ta o wielkości 5).

Skala Richtera i obecnie stosowana skala moment-wielkość są miarą wielkości, siły trzęsień ziemi. Skala jest logarytmiczna, a jednostkowy wzrost wielkości oznacza 10-krotny wzrost siły. Na przykład trzęsienie ziemi o sile 6 jest 10 razy silniejsze niż trzęsienie ziemi o sile 5. Ponadto trzęsienie ziemi o sile 7 jest 100 razy silniejsze niż trzęsienie ziemi o sile 5. 

Intensywność

Subiektywna skala, która mierzy obserwowany wpływ trzęsienia ziemi na budynki i przyrodę, to zwykle „Zmodyfikowana Skala Intensywności Mercalliego” (MMI). Jest to 12-stopniowa skala, w której różne intensywności są opisane za pomocą takich terminów, jak „kołysanie się wiszących przedmiotów” (MMI II), „pękanie tynków i słabych kominów” (MMI VI) oraz „zawalenie się większości ceglanych budynków” (MMI X). Skala MMI ma 12 poziomów intensywności, przy czym poziom 1 jest najniższy i charakteryzuje się niewielkimi wstrząsami, które są odbierane przez instrumenty sejsmiczne. Najwyższy poziom 12 jest określany jako całkowite zniszczenie.

Prędkość i przyspieszenie względem ziemi

Prędkość ziemi jest miarą tego, jak szybko punkt na ziemi trzęsie się w wyniku fal sejsmicznych przechodzących przez trzęsienie ziemi. Podczas trzęsienia ziemi wstrząsy gruntu również powodują przyspieszenie, przejście z jednej prędkości na drugą. Prędkość i przyspieszenie ziemi maleją wraz z odległością od epicentrum trzęsienia ziemi. Maksymalna prędkość względem ziemi (PGV) i maksymalne przyspieszenie względem ziemi (PGA) to maksymalna prędkość i przyspieszenie zarejestrowane przez określoną stację podczas trzęsienia ziemi. Zarówno PGV, jak i PGA można wykorzystać do oszacowania ryzyka szkód spowodowanych trzęsieniem ziemi. Inżynierowie zazwyczaj używają PGV lub prędkości cząstek, podczas gdy sejsmolodzy częściej używają PGA. Prędkość i przyspieszenie gruntu są mierzone za pomocą specjalnych sejsmometrów zwanych silnymi czujnikami ruchu (SMS). PGA jest zwykle określana ilościowo w odniesieniu do grawitacji (g).