إن الحضارة البشرية قد أعادت تشكيل الكوكب بطرق عميقة، من الوديان الملموسة لمدننا إلى الندوب العميقة لعمليات التعدين، وفي حين أن العديد من هذه التغييرات مرئية من الفضاء، فإن بعض أكثر التغييرات التي تحدث في جانبنا، قد أحدثت قدرا كبيرا من الضرر في البنى التحتية ذات الوجه الحساس، وقد قام العلماء خلال العقود العديدة الماضية ببناء مجموعة من الأدلة التي تبين أن بعض الأنشطة الصناعية يمكن أن تؤدي إلى حدوث زلازل مباشرة.

الكائنات الحية المحجوزة

وقد تم الاعتراف بالصلة بين السدود الكبيرة والزلازل لأكثر من نصف قرن، وعندما يتم ملء خزان عميق، فإن الوزن الهائل للمياه يمارس ضغوطاً جديدة على القشرة الأساسية، وهذا العبء الإضافي يمكن أن يغير الضغط الشائك في الكسور الصخرية وعلى طول أخطاء سابقة، ووفقاً للمسح الجيولوجي الأمريكي، فإن هذه الظاهرة معروفة بضغوط الزلازل التي تسببها الخزانات.

الآليات خلف الكوايك المُخَطَّرة

وثانيهما، وهو الأهم، هو انتشار الضغط المتزايد على الصخور بعيدا عن المستودع، وضغط الضغط على الصخرة الأساسية، مما يؤدي إلى التحلل، وينعكس هذا التشوه على الأخطاء القريبة، والثاني، الذي كثيرا ما يكون أكثر أهمية، على ارتفاع الضغط على الصخور من الخلف.

الحالات الملحوظة للزلازل المستخرجة من المحميات

وقد ارتبطت بعض الزلازل الأكثر تضررا في التاريخ بمستودعات كبيرة، حيث ارتبط زلزال كوينا في الهند في عام 1967، حيث ارتبط بضريبة كوينا، حيث قتل ما يقرب من 200 شخص ودمر آلاف المنازل، ولا تزال منطقة كوينا تعاني من الزلازل بعد مرور عقود على بناء السد، وهناك حالة أخرى موثقة جيدا هي زلزال أوروفيل الذي وقع في كاليفورنيا في عام 1975، حجمه 5.7.

العوامل التي تؤثر على المخاطر

ولا تُحدث كل خزان الزلازل، ومن العوامل الرئيسية عمق وحجم الخزان، والمعدل الذي يُملأ به، والجيولوجيا المحلية، والمستودعات العميقة في المناطق التي تعاني من أخطاء في السابق، والإجهاد الشديد الذي يسببه السرطان، هي أكثر العوامل التي يمكن أن تُثير النزعة السيزمية، ويبدو أن التعبئة السريعة أكثر خطورة من ملء الزلازل تدريجيا، حيث أنها تُوصي بضغوط أقل.

التكتلات الهيدروليكية والزلزال

إن الكسور الهيدروليكي، المعروف عموماً بـ "الكسر" قد أصبح نقطة مؤثرة في النقاش حول الزلازل المستحثة، وهذه العملية تنطوي على حفر بئر وحقن خليط من الماء والرمل والمواد الكيميائية في تكوينات الصخور العميقة، وخلق كسور صغيرة تُطلق النفط والغاز المحاصرين، والضغط نفسه يمكن أن يسبب زلازلازلاً صغيرة جداً، وعادة ما يكون فيها ضعف في الشعور بالخطراً.

"الربط الافتراضي"

The seismic hazard from fracking is not from the fracturing itself but from the unintended activation of faults outside the target formation. If a fault is located within a few hundred meters of the injection zone and is oriented favorably with respect to the regional stress field, the increase in pore pressure can cause it to slip. Most fracking-related ters below magnitude 3.0, but events up to magnitude 4.6

أحداث سيزمية بارزة مُنتجة

وفي الولايات المتحدة، حدثت أكبر الزيادات في السيزمية في أوكلاهوما، تكساس، وأوهايو، غير أن هذه الأحداث ترتبط أساساً بالتخلص من المياه المستعملة بدلاً من أن تكسر نفسها، وقد وُثقت أحداث مسببة للكسر الحقيقي في حوض نهر القرن في كولومبيا البريطانية، كندا، حيث عُزي زلزال يبلغ حجمه 4.4 في عام 2014 إلى كسر في خط العرض الهيدروليكي.

حقن مياه الصرف: سائق رئيسي

وفي حين أن الإغراق في حد ذاته يمكن أن يسبب هجمات صغيرة، فإن الخطر السيزمي الأكبر بكثير يأتي من التخلص من الأمعاء المستخرجة من المياه المالحة التي تتدفق إلى السطح أثناء استخراج النفط والغاز، وهذه المياه المستعملة تُحقن في أعماق الأرض في تشكيلات صخرية مخرفة من خلال آبار التخلص، ويمكن أن يؤدي الحجم الهائل من السوائل المحصنة على فترات طويلة إلى الضغط على مساحة واسعة، مما قد يؤدي إلى إحداث أخطاء كثيرة من الآبار.

"أكولاوما" "أرضك بووم"

The most dramatic example of wastewater-induced seismicity is the sharp increase in ters in Oklahoma and southern Kansas starting around 2009. Prior to the boom in unconventional oil and gas production, Oklahoma averaged about two magnitude 3.0 or greater ters per year. By 2015, that number had risen to over 900. The U.S. Geological Survey and state agencies linked this flleion of billions

الآلية ومصانع المخاطر

إن حقن مياه الصرف الصحي يحفز الزلازل من خلال عملية مماثلة لحجم الخزان: فالزيادة في الضغط على الأعمدة تقلل من الإجهاد الفعلي على الطائرات المعطلة، ولكن نظرا لأن آبار الحقن يمكن أن تستهدف تشكيلات عميقة وثابتة، فإن واجهة الضغط يمكن أن تبتعد بعيدا عن البئر، وتشمل العوامل التي تزيد من المخاطر ارتفاع معدلات الحقن، والقرب من الأخطاء الشديدة الإجهاد، ووجود طرق موصلة بين الحقن.

أنشطة بشرية أخرى يمكن أن تُجرّب (كوكس)

والسدود والحفر هي أكثر المذنبين تحدثا، ولكنها بعيدة عن الوحيد، كما أن الأنشطة البشرية التي تتراوح بين التعدين واستخراج الطاقة الحرارية الأرضية يمكن أن تؤدي أيضا إلى حدوث أحداث زلزالية.

الكائنات الحية المنتجة للتعدين

فالتعدين تحت الأرض يمكن أن يؤدي إلى حدوث زلازل بطريقتين: أولا، إن إزالة كميات كبيرة من الصخور يغير توزيع الإجهاد حول الحفر، مما تسبب في انهيار الصخرة المحيطة أو تباطؤها على امتداد الكسور الموجودة سابقا، وثانيا، يمكن أن يؤدي انهيار الألغام المهجورة إلى توليد " خزائن تطهير " التي كثيرا ما تكون زلزالية، وفي بعض المناطق، مثل منطقة الروهيد في ألمانيا وأجزاء من جنوب أفريقيا، التي تُعدين،

استخراج الطاقة الحرارية الأرضية

(أ) أن النظم الحرارية الأرضية المعززة تعمل عن طريق حقن المياه ذات الكساد العالية في الصخور الجافة لخلق الكسور وتعميم المياه لأغراض استخراج الحرارة، وهذه العملية تشبه أساساً الكسور الهيدروليكية ويمكن أن تحفز الزلازل، والمثال الأكثر شهرة هو زلزال كاليفورنيا لعام 2006 في بازل، سويسرا، أثناء مشروع EGS، وقد تسبب هذا الحدث في أضرار طفيفة وأدى إلى تعليق المشروع الفرعي.

استخراج الذئاب (الحياكة، الغاز، المياه)

إنّها ليست حقنةً فقط التي يمكن أن تُسبّب في الكوكيز، كما أنّ إزالة السوائل قد تسبب في إحداث تغيّر في الإجهاد و التّي تؤدي إلى الزلازل، في حقل الغاز في (غرونينغن) في (هولندا) تسبب في حدوث آلاف الزلازل الصغيرة، حيث إنّ تقلص إجهاد الصخور الخزانات يُحدث في أكبر حدث، وهو 3.6 في عام 2012، تسبب في أضراراً في المباني وضوعها لضوعها لضها

أنشطة ملحوظة أخرى

وقد أحدثت التجارب النووية تحت الأرض زلازل قابلة للقياس، وهي عادة ذات حجم متواضع، وقد أحدثت تجربة كوريا الشمالية لعام 2017 حدثاً كبيراً من حيث الحجم 6.3، رغم أنها كانت تفجيراً بدلاً من أن تنزلق في التكتلات، فمشاريع احتجاز وتخزين الكربون التي تحقن ثاني أكسيد الكربون في أعماق الأرض، تشكل مخاطر سيزمية مماثلة لحقن مياه الفضلات، وإن كانت أحجام ثاني أكسيد الكربون أصغر بكثير في الوقت الراهن.

How Induced Seismicity Differs from Natural Earthquakes

والزلازل المسببة للهزات والضرر لا يمكن تمييزها من حيث الهزات والأضرار، والفرق يكمن في السبب والقدرة على التنبؤ، والزلازل الطبيعية تحدث عندما تتراكم الضغوط التكتونية على مدى مئات أو آلاف السنين على طول خطاء إلى أن تتغلب على الاحتكاك، والنشاط البشري الذي يغير الضغط أو الضغط يمكن أن يؤدي إلى خطأ كان قريبا من الفشل.

وتميل الزلازل المسببة إلى أن تكون ضحلة (في بضعة كيلومترات من السطح) من الزلازل الطبيعية التي يمكن أن تحدث في أعماق القشرة، وتنتج الطحالب السطحية تهتز بشكل أقوى على سطحها، مما يجعلها أكثر خطورة مقارنة بحجمها، كما أنها تميل إلى أن تحدث في مجموعات قريبة من النشاط المسبب، بينما تتبع الزلازل الطبيعية الأنماط التكتونية الإقليمية.

التخفيف والرصد

إن النزعة السيزمية المحفزة ليست حتمية، إذ يمكن تفادي الكثير من أكبر الأحداث، مع التخطيط الدقيق والرصد في الوقت الحقيقي، وتشمل الأدوات الرئيسية تقييم المواقع قبل القيادة، ونظم إطفاء حركة المرور، وإدارة التكيف.

نظم الضوء على حركة المرور

فالكثير من الولايات القضائية تتطلب الآن من مشغلي الحقن أو الآبار المكبوتة اعتماد نظام ضوئي للحركة، فالعمليات الخضراء تستمر عادة؛ ويتسبب الصفراء في انخفاض معدل الحقن أو الحجم؛ ويستلزم الأحمر وقفا كاملا، وتختلف العتبات حسب المنطقة، ولكن العتبة الصفراء المشتركة تتراوح بين 1.5 و2.2، والحمراء هي 3.0 أو أكثر، بينما تفرض المملكة المتحدة تواترا 0.5 ضوءا لكسر عمليات الزلازل بعد أن تصبح هذه النظم فعالة.

النُهج التنظيمية

وفي أوكلاهوما، وبعد ارتفاع الزلزال، أمرت لجنة شركة أوكلاهوما المشغلين بإغلاق أحجام الحقن أو خفضها بدرجة كبيرة في المناطق الأكثر تعرضاً للمخاطر، مما أدى إلى انخفاض ملحوظ في حالة الزلازل بحلول عام 2017، وفي هولندا، يمكن للحكومة أن تلغي تدريجياً إنتاج الغاز من غرونينغن بعد المكبح المستحث، وتظهر هذه الحالات أن التنظيم يمكن أن يكون فعالاً عندما يكون مستنداً إلى علم سليم وينفذ باستمرار.

السياسة العامة والاتصال بالمخاطر

فالنزعة السيزمية المحفزة تثير تحديات فريدة في مجال السياسة العامة، ولأن الزلازل الناجمة عن العمليات الصناعية، فإن هناك احتمالاً للمسؤولية القانونية والمعارضة العامة، وفي كثير من الحالات، لا تغطي سياسات التأمين الأضرار الناجمة عن البكازات المستحثة، وقد ناضل أصحاب المنازل لتقديم مطالبات، فالإبلاغ الواضح عن المخاطر وبيانات الرصد الشفافة أمران أساسيان للحفاظ على الثقة العامة، ويجب على العلماء والمنظمين أن يعملوا على زل معاً لشرح ذلك في الوقت الذي يُحتمل فيه أن يكون فيه احتمال وجود تدابير التخفيف من المخاطر.

خاتمة

والدليل واضح: إن الأنشطة البشرية، من بناء خزانات إلى حقن مياه الفضلات، يمكن أن تؤدي إلى حدوث زلازل، والآليات مفهومة جيداً، وهي تغيرات في الضغط والإجهاد على الأخطاء القائمة سابقاً، وتتفاوت حجم المشكلة حسب المنطقة والنشاط، ولكن يمكن التحكم فيها على نحو سليم، حيث أن العالم لا يزال يعتمد على الأضرار التي تنجم عن تخزين المياه والطاقة المائية، ويصبح تنظيم الغازات المائية قوياً.