طبقه بندی بر اساس لرزه نگاری (مقاله ترجمه شده)

چکیده

برای به کار گیری از بهترین روشهای ایمنی ، زمین لرزه های دست ساز انسان باید به عنوان تابعی از منشأ آنها متفاوت باشند.حداقل چهار نوع تنظیمات مختلف را می توان تشخیص داد که در آن فعالیت های انسانی می تواند لرزه ایجاد کند: (1) برداشت مایعات از یک مخزن چینه شناسی در زیر زمین می تواند باعث فشردگی حفره ها و فروپاشی حجم پوشاننده یعنی لرزه جاذبه ای  (گراوی کوییک) شود. هرچه مخزن عمیق تر باشد، حجم و بزرگی زلزله بیشتر است. (2) فاضلاب یا تزریق مجدد گاز باعث كاهش اصطكاك در حجم و در امتداد سطوح گسلی می شود و باعث فعال شدن خزش یا فعال شدن ناگهانی ناپیوستگی های تكتونیكی، یعنی زلزله های مجدد می شود. (3) تزریق مایع در فشار فوق لیتاستاتیک باعث ایجاد شکست توسط آب و ریز لرزه ای، یعنی ساختار آب می شود (4) استخراج مایعات یا تزریق مایعات، پر کردن یا خالی کردن دریاچه های مصنوعی بار سنگین را تغییر می دهد که حداکثر تنش اصلی در شرایط تکتنیک کششی، حداقل فشار اصلی در شرایط تکتونیکی انقباضی و فشار متوسط اصلی در شرایط ضربه ای، یعنی  لرزه های بار است. بیش از مقادیر فشار داده شده، افزایش بار لیتوستاتیک می تواند به فعال شدن گسل های طبیعی منجر شود، در حالی که کاهش آن ممکن است به عنوان گسل های رانش کمک کند. به عنوان مثال، پر کردن یک دریاچه مصنوعی ممکن است زلزله عادی مرتبط با گسل را  ایجاد کند. بنابراین، هر شرایط ویژگی های خاص خود را دارد و اطلاع از مکانیسم های مختلف ممکن است در به کارگیری اقدامات احتیاطی مناسب در فعالیت های مختلف صنعتی کمک کند.

مقدمه

لرزه خیزی اخیر نیز به یک مساله علمی و اجتماعی مرتبط شده است (ساکال ، 2009؛ گریگولی و همکاران, 2017). گرچه لرزه ها در برابر شدت لرزه های طبیعی و انسانی همیشه مستقیم نیستند (داهم و همکاران, 2015), لرزه ها ناشی از تزریق مایع یا سیال به طور حتم توسط رالی و همکاران (1976) اثبات شده است. تزریق مایع به زیر سطح زمین با عملیات صنعتی, به خصوص دفع فاضلاب, ذخیره سازی گاز یا زمین گرمایی مربوط است (هالی و همکاران, 1968;  , 2007; زوباک شورای تحقیقات ملی, 2013). همچنین ثابت شده است که فعالیت های انسانی میتواند اندازه رخدادها را به عنوان تابعی از حجم و میزان تزریق شده سیال تعیین کند(وینگارتن;  2014, مک گر ، 2015) و افزایش فشار سیال (هسیه و بردهوفت، 1981) به خصوص در اوکلاهاما, میزان لرزه خیزی یا شدت لرزه را با توجه به تزریق فاضلاب در عمق نشان داده است که افزایش شدیدی داشته است (السوورث، 2013؛ کرنان و همکاران, 2014). زمین‌لرزه همچنین با بارگذاری اثرات بر روی دریاچه‌ها و حفاری‌های سنگ مصنوعی کشف شد (سیمپسون، ۱۹۷۶، ۱۹۸۶). این گزارش خاطر نشان ساخت که فعالیت‌های صنعتی، انرژی را برای پدیده زمین‌شناسی تامین نمی‌کنند، بلکه آن‌ها را به کاهش اصطکاک بر روی سازه‌های تکتونیک یا زمین ساخت که در حال حاضر در حالت بحرانی شکست فشار هستند، در زمانی که سیالات فشار منافذ را افزایش می‌دهند، تسریع می‌کنند (والش و زوباک، ۲۰۱۵).

شواهدی از لرزه‌ها ناشی از تزریق مایع پساب در مخازن نفت تهی شده، به خوبی ایجاد شده‌اند (شاپیرو و همکاران، ۲۰۱۰؛ استبیلی و همکاران، ۲۰۱۵؛ بوتینلی و همکاران، ۲۰۱۶)، و همچنین برای ذخیره‌سازی گاز تثبیت شده است.( رویز باراجاس و همکاران، ۲۰۱۷ و مراجع در آن). بنابراین، یک سیاست مبتنی بر پایه لرزه‌ای ، مورد نیاز است (جیاردینی ، ۲۰۰۹ ؛ مک گار و همکاران ، ۲۰۱۵ ؛ لنگنبروچ و زوباک ، ۲۰۱۶). به همین دلیل، وزارت صنایع دولت ایتالیا خطوط راهنما را برای فعالیت‌های صنعتی زیرسطحی در آینده معرفی کرد (گروه کاری MISE - CIRM ۲۰۱۴). براساس مروری بر تنظیمات مختلف زمین‌شناسی موجود، این مقاله یک طبقه‌بندی از انواع مختلف لرزه‌ای ایجاد شده را برای تمایز بین چندین محیط تکتونیک و اثرات اختلالات انسانی پیشنهاد می‌کند. تعدادی از طبقه‌بندی‌های مفید پیش از این پیشنهاد شده‌اند، اما این مقاله به ترتیب با توجه به فشارهای هیدرواستاتیک(ساختار ابی) و لیتواستاتیک (فشار سنگ ایستایی) به ترتیب مورد بررسی قرار می‌گیرد. فشار هیدرواستاتیک(ساختار ابی) به طور متوسط ۱۰ MPa در کیلومتر افزایش می‌یابد. فشار  لیتواستاتیک (فشار سنگ ایستایی) به ترتیب s۱، s۳، s۲ در  تنظیمات تکتونیکی(زمین ساخت) کششی ، انقباضی و اعتصابی است. بارگذاری لیتواستاتیک(ساختار ابی)، rgz که در آن r =  چگالی سنگ است، g شتاب ثقل و z = عمق) با عمق بین ۲۳ تا ۲۷ MPa در کیلومتر، با فرض چگالی ۲.۳ یا ۲.۷ گرم بر سانتی متر مکعب افزایش می‌یابد. نسبت بین فشار منفذی و بارگذاری لیتواستاتیک (ساختار آبی) (هاببرت و روبی ، ۱۹۵۹) به طور متوسط ۰.۳۵ در پوسته بالا کم‌عمق است، اما این نسبت به لیتواستاتیک (مثلا، ۰.۹) با عمق افزایش می‌یابد (سیبسون، ۱۹۹۲). مقدار اصطکاک استاتیک (m) در پوسته بالایی به طور متوسط <۰.۶ می‌باشد (زوباک و تاونند، 2001). تغییرات کوچک این مقادیر می‌توانند تنش انحرافی را در یک منطقه مشخص تغییر داده و لرزه‌ها را القا کنند. تغییرات شیمیایی و دمایی در ترکیب سنگ و مایعات ممکن است به طور قابل‌توجهی بر مقادیر متوسط تاثیر بگذارد (به عنوان مثال، فسیل، ۲۰۱۰).

انواع لرزه‌ها در ارتباط با فعالیت‌های انسانی

اصطلاحات ناشی از لرزه نگاری القا شده و ایجاد شده، برای ایجاد لرزه‌ها توسط عملیات‌های صنعتی و لرزه‌ای طبیعی و پیش‌بینی آن توسط فعالیت‌های انسانی، مورد استفاده قرار می‌گیرند (هورنباخ و همکاران، ۲۰۱۵). تغییر در میان این دو نوع لرزه‌ای ظریف است، زیرا پوسته به طور گسترده در حالت بحرانی فشار قرار دارد و اغلب لرزه‌ای القا شده می‌تواند به عنوان تشدید در نظر گرفته شود. در اینجا، به دلیل سادگی، همه لرزه‌ نگاریهای انسانی را در نظر می‌گیریم، که دلالت بر فعال کردن گسل های بلقوه آماده برای حرکت ، صرف‌نظر از اهمیت تکتونیکی منطقه‌ای آن‌ها دارد. پایه اصلی تحلیل فعالیت‌های مختلف انسانی با توجه به انحراف از فشار ایستایی و فشار طبیعی است.

2.1 حذف گاز یا نفت از یک فاصله کانونی می‌تواند باعث فشرده‌سازی حفره و ریزش حجم بالای زمین شود که لرزه‌ها و فرونشست را تحریک می‌کند. مثالی از این امر، میدان گرونینگن در هلند (وان ویسر و تینن،, 2015 برونزی) است که در آن مخزن گاز در حدود ۳ کیلومتر در عمق متخلخل میدان شن های ماسه ای یافت شده در رودخانه واقع شده‌است. مکانیزم‌های کانونی لرزه‌ها در میدان‌های القا شده توسط میدان گاز,گسل های طبیعی را نشان می‌دهند. نشان‌داده شده‌است که شدت لرزه های با گسل های عادی، اتلاف انرژی گرانشی ذخیره‌شده و عمق حجم لرزه‌ای فعال شده حدود یک سوم طول دیوار (یعنی, دگلیونی و همکاران, 2015) هستند. این نشان دهنده عمق مخزن, هرچه حجم و اندازه زلزله بزرگ‌تر باشد. در مثال, گرونینگن حذف سیال از حفره‌های ماسه‌ای, امکان فروپاشی ضخامت لایه توالی چینه شناسی را فراهم می‌آورد. از آنجا که مخزن در عمق ۳ کیلومتری قرار دارد, حداکثر حجمی که می‌تواند تجهیز شود حدود ۴۰کیلومتر مکعب است که مربوط به اتلاف انرژی یک زلزله در حدود ۳ / ۳کیلومتر مکعب است که در ۳.۶, بزرگ‌ترین مقدار ثبت‌شده در میدان گاز است (وان ویز و همکاران, 2014). برای پشتیبانی از برداشت ساده از فشرده‌سازی وتغییر تدریجی و فروپاشی مخروطی ، بهره‌برداری میدان گازی یک فرونشست حدود ۲۰ e30 سانتیمتر (وان ویسر و تین، 2015، برونزی) ایجاد کرده‌است. با توجه به (زوباک و زینک 2002), تغییرات فشار تخلخل ممکن است منجر به توضیح خطای ناشی از فرسایش مایع در طول تولید شود. با این حال, حذف نفت از مخازن( Valhall و Ekofisk، والاله و اکوفیسک )در دریای شمال, لرزه‌خیزی یا شدت لرزه گسل طبیعی را ایجاد کرده‌است که می‌تواند به عنوان سقوط گرانشی صخره‌های زیرین تفسیر شود. این نوع شدت لرزه ناشی از نوع اول در شکل 1 ، یعنی گراویک ها ایجاد شده است.

نکات نتیجه گیری

هر فرایند زمین شناسی با چینه شناسی خاص، تخلخل، نفوذپذیری ، فشار ایستایی، فشار منفذی، دما، اصطکاک و غیره مشخص می شود. بنابراین هر ناحیه دارای پارامترهای خاص خود است که ممکن است مقدار و میزان شدت لرزه ایجاد شده در مورد اختلال انسانی را تعیین کند. از بحث فوق، حداقل چهار نوع مختلف شدت لرزه ایجاد شده یا القا شده وجود دارد که میتوان آنها را به عنوان تابعی از فرایند تکتونیک، حجم مایعات /سیال و تغییرات فشار نسبت به روش های ایستایی و هیدرواستاتیک (ساختار آبی) طبقه بندی کرد (شکل ۵). هر نوع با حداکثر مقدار خودش مشخص میشود، اما به شیب فشاری که با توجه به پارامترهای طبیعی اصلی مارائه شده، بستگی دارد. مدلسازی در فرایند زمینشناسی به منظور اتخاذ فشارهای مطمعنه در هر مخزن با جلگیری کردن از شدت لرزه القا شده با شدت آسیب ناشی از فعالیت های صنعتی مورد نیاز است.

این مقاله در سال 2018 در نشریه الزویر و در مجله مرزهای علوم زمین، توسط گروه علوم زمین منتشر شده و در سایت ای ترجمه جهت دانلود ارائه شده است. در صورت نیاز به دانلود رایگان اصل مقاله انگلیسی و ترجمه آن می توانید به پست دانلود ترجمه مقاله طبقه بندی بر اساس لرزه نگاری در سایت ای ترجمه مراجعه نمایید.