Kemusnahan di wilayah Sichuan selepas gempa bumi 2008 Wenchuan, yang dianggap disebabkan oleh aktiviti perindustrian di takungan berdekatan. dominiqueb / flickr

Orang tahu kita boleh menyebabkan gempa bumi sebelum kita tahu apa yang mereka ada. Sebaik sahaja orang mula menggali mineral keluar dari tanah, batuan dan runtuhan terowong mesti menjadi bahaya yang diiktiraf.

Hari ini, gempa bumi yang disebabkan oleh manusia berlaku pada skala yang lebih besar. Peristiwa sepanjang abad yang lalu menunjukkan perlombongan adalah salah satu daripada banyak aktiviti perindustrian yang boleh menyebabkan gempa bumi cukup besar untuk menyebabkan kerosakan dan kematian yang besar. Pengisian takungan air di belakang empangan, pengekstrakan minyak dan gas, dan pengeluaran tenaga geoterma hanyalah sebahagian daripada aktiviti perindustrian moden yang ditunjukkan untuk menggagalkan gempa bumi.

Memandangkan semakin banyak jenis aktiviti perindustrian diiktiraf sebagai seismogenik, Nederlandse Aardolie Maatschappij BV, sebuah syarikat minyak dan gas yang berpusat di Belanda, telah menugaskan kami untuk menjalankan kajian menyeluruh global terhadap semua gempa bumi yang disebabkan oleh manusia.

Kerja kami mengumpulkan gambaran yang kaya dari beratus-ratus potongan jigsaw yang tersebar di seluruh kesusasteraan sains nasional dan antarabangsa dari banyak negara. Keluasan aktiviti perindustrian yang kami dapati seismogenik berpotensi menjadi kejutan kepada banyak saintis. Apabila skala industri berkembang, masalah gempa bumi yang disebabkan juga meningkat.

Di samping itu, kami mendapati bahawa, kerana gempa kecil boleh mencetuskan yang lebih besar, aktiviti perindustrian berpotensi, pada masa-masa yang jarang berlaku, untuk menjejaskan peristiwa yang sangat besar dan merosakkan.

Bagaimana manusia mendorong gempa bumi

Sebagai sebahagian daripada kajian kami, kami mengumpulkan pangkalan data kes-kes yang, untuk pengetahuan kami, yang paling lengkap disediakan sehingga kini. Pada Januari 28, kami akan melepaskan pangkalan data ini secara terbuka. Kami berharap ia akan memaklumkan kepada rakyat tentang subjek dan merangsang penyelidikan saintifik ke dalam bagaimana untuk menguruskan cabaran yang sangat baru ini untuk kepintaran manusia.

Tinjauan kami menunjukkan akaun aktiviti berkaitan perlombongan untuk jumlah kes terbesar dalam pangkalan data kami.

Pada mulanya, teknologi perlombongan adalah primitif. Tambang adalah kecil dan agak cetek. Runtuhan acara akan menjadi kecil - walaupun ini mungkin sedikit keselesaan kepada sesiapa yang ditangkap dalam satu.

Tetapi lombong moden wujud pada skala yang sama sekali berbeza. Galian berharga diekstrak dari lombong yang mungkin lebih dari dua batu dalam atau melanjutkan beberapa batu di luar lautan. Jumlah batu yang dikeluarkan oleh perlombongan di seluruh dunia kini berjumlah beberapa puluh bilion tan setiap tahun. Itu dua kali ganda apa yang 15 tahun lalu - dan ia ditetapkan untuk menggandakan lagi ke 15 seterusnya. Sementara itu, kebanyakan arang batu yang membakar industri dunia sudah habis dari lapisan cetek, dan lombong mesti menjadi lebih besar dan lebih dalam untuk memuaskan permintaan.

Apabila lombong berkembang, gempa yang berkaitan perlombongan menjadi lebih besar dan lebih kerap. Kerosakan dan kematian juga meningkat. Beratus-ratus kematian telah berlaku di lombong arang batu dan mineral sejak beberapa dekad yang lalu akibat gempa bumi sehingga magnitud 6.1 yang telah diinduksi.

Aktiviti-aktiviti lain yang boleh menyebabkan gempa bumi termasuk pendirian struktur-struktur besar. The Bangunan 700-megaton Taipei 101, yang dibangkitkan di Taiwan dalam 1990s, dipersalahkan kerana peningkatan kekerapan dan saiz gempa bumi yang berdekatan.

Sejak awal abad 20, telah jelas bahawa mengisi takungan air besar dapat menyebabkan gempa bumi yang berpotensi berbahaya. Ini menjadi tumpuan tragis di 1967 apabila, hanya lima tahun selepas takungan Koyna 32-mil panjang di barat India dipenuhi, gempa bumi 6.3 magnitud melanda, membunuh sekurang-kurangnya orang 180 dan merosakkan empangan.

Sepanjang dekad yang berikut, aktiviti gempa bumi kitaran yang berterusan disertai naik dan jatuh dalam kitaran aras takungan tahunan. Gempa bumi yang lebih besar daripada magnitud 5 berlaku di sana setiap empat tahun. Laporan kami mendapati bahawa, setakat ini, beberapa takungan 170 di dunia telah dilaporkan disebabkan aktiviti gempa bumi.

Pengeluaran minyak dan gas telah terlibat dalam beberapa gempa bumi yang merosakkan dalam julat 6 magnitud di California. Industri ini menjadi semakin seismogenik apabila medan minyak dan gas menjadi habis. Dalam bidang tersebut, sebagai tambahan kepada penyingkiran massa dengan pengeluaran, cecair juga disuntikkan untuk mengeluarkan hidrokarbon yang terakhir dan melupuskan sejumlah besar air garam yang mengiringi pengeluaran dalam bidang yang tamat.

Teknologi yang agak baru dalam minyak dan gas adalah retak hidraulik hidraulik, atau fracking, yang dengan sifatnya menghasilkan gempa bumi kecil sebagai patah tulang. Kadang kala, ini boleh membawa kepada gempa bumi yang lebih besar jika cecair yang disuntik bocor ke dalam kesalahan yang telah ditekankan oleh proses geologi.

Gempa yang berkaitan fracking terbesar yang setakat ini telah dilaporkan berlaku di Kanada, dengan magnitud 4.6. Di Oklahoma, pelbagai proses sedang dijalankan serentak, termasuk pengeluaran minyak dan gas, pelupusan air buangan dan fracking. Di sana, gempa bumi yang besar seperti magnitud 5.7 telah meretas pencakar langit yang didirikan lama sebelum seismicity itu dijangka. Sekiranya berlaku gempa di Eropah pada masa akan datang, ia dapat dirasai di ibu negara beberapa negara.

Penyelidikan kami menunjukkan bahawa pengeluaran stim panas dan air geotermal telah dikaitkan dengan gempa bumi sehingga magnitud 6.6 di Cerro Prieto Field, Mexico. Tenaga panas bumi tidak boleh diperbaharui oleh proses semulajadi pada skala masa seumur hidup manusia, jadi air mesti ditarik balik bawah tanah untuk memastikan bekalan berterusan. Proses ini kelihatan lebih seismogenik daripada pengeluaran. Terdapat banyak contoh gumpalan gempa yang mengiringi suntikan air ke dalam lubang bor, seperti di The Geysers, California.

Bahan-bahan lain yang dipam bawah tanah, termasuk karbon dioksida dan gas asli, juga menyebabkan aktiviti seismik. Projek baru-baru ini untuk menyimpan 25 peratus daripada keperluan gas asli Sepanyol di ladang minyak lepas pantai yang ditinggalkan lama mengakibatkan timbulnya aktiviti gempa bumi yang kuat dengan peristiwa sehingga magnitud 4.3. Ancaman yang ditimbulkan oleh keselamatan awam ini pengabaian projek bernilai AS $ 1.8 ini.

Apa ini bermakna masa depan

Kini, gempa bumi yang disebabkan oleh projek perindustrian yang besar tidak lagi menemui kejutan atau penafian. Sebaliknya, apabila sesuatu peristiwa berlaku, kecenderungannya adalah untuk mencari salah satu projek perindustrian. Di 2008, gempa bumi di magnitud 8 melanda Wilayah Ngawa, China, membunuh orang 90,000, menghancurkan bandar-bandar 100, dan runtuh rumah, jalan dan jambatan. Perhatian dengan cepat beralih ke Empangan Zipingpu yang berdekatan, yang takungannya telah diisi hanya beberapa bulan sebelum ini, walaupun hubungan antara gempa bumi dan takungan masih belum dapat dibuktikan.

Jumlah minimum pengambilan tekanan ahli sains difikirkan diperlukan untuk mendorong gempa bergerak terus ke bawah. Empangan Three Gorges yang besar di China, yang kini menimbulkan jarak kubik 10 padu air, telah dikaitkan dengan gempa bumi yang besar seperti magnitud 4.6 dan sedang dalam pengawasan yang teliti.

Para saintis kini dibentangkan dengan beberapa cabaran yang menarik. Gempa bumi boleh menghasilkan "kesan rama-rama": Perubahan kecil boleh mempunyai kesan besar. Oleh itu, bukan sahaja kebanyakan aktiviti manusia boleh memuatkan kerak bumi dengan tekanan, tetapi penambahan kecil dapat menjadi jerami terakhir yang memecahkan kembali unta, memicu gempa bumi besar yang melepaskan tekanan terkumpul dimuatkan ke atas kesalahan geologi oleh proses-proses geologi berabad-abad. Sama ada atau ketika tekanan itu dikeluarkan secara semulajadi dalam gempa bumi adalah persoalan yang mencabar.

Gempa bumi dalam skala 5 melepaskan sebanyak tenaga kerana bom atom jatuh ke Hiroshima di 1945. Gempa bumi dalam skala 7 melepaskan sebanyak tenaga sebagai senjata nuklear terbesar yang pernah diuji, ujian Tsar Bomba yang dijalankan oleh Kesatuan Soviet di 1961. Risiko menggalakkan gempa bumi seperti itu sangat kecil, tetapi akibatnya jika ia berlaku adalah sangat besar. Ini menimbulkan isu kesihatan dan keselamatan yang mungkin unik dalam industri untuk saiz maksimum bencana yang boleh, dalam teori, berlaku. Walau bagaimanapun, gempa bumi yang jarang berlaku dan dahsyat adalah fakta kehidupan di planet dinamik kita, tidak kira sama ada terdapat aktiviti manusia atau tidak.

Kerja kita menunjukkan bahawa satu-satunya cara berasaskan bukti untuk membatasi saiz gempa bumi yang mungkin adalah untuk mengehadkan skala projek itu sendiri. Dalam praktiknya, ini bermakna lombong dan takungan yang lebih kecil, kurang mineral, minyak dan gas yang diekstrak dari ladang, lubang yang lebih kecil dan lebih kecil disuntik. Keseimbangan mesti diserang antara keperluan yang semakin meningkat untuk tenaga dan sumber dan tahap risiko yang dapat diterima dalam setiap projek individu.

Tentang Pengarang

Gillian Foulger, Profesor Geofizik, Durham University; Jon Gluyas, Durham University, dan Miles Wilson, Ph.D. Pelajar di Jabatan Sains Bumi, Durham University

Artikel ini pada asalnya diterbitkan pada Perbualan. Membaca artikel asal.

Buku-buku yang berkaitan

at InnerSelf Market dan Amazon