Les tremblements de terre déclenchés par les humains posent des risques croissants

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Dévastation dans la province du Sichuan après le séisme de 2008 Wenchuan, que l'on pense provoqué par l'activité industrielle dans un réservoir voisin. dominiqueb / flickr

Les gens savaient que nous pourrions provoquer des tremblements de terre avant que nous sachions ce qu'ils étaient. Dès que les gens ont commencé à extraire les minéraux du sol, les chutes de pierres et les effondrements de tunnels doivent être devenus des dangers reconnus.

Aujourd'hui, les tremblements de terre causés par les humains se produisent à une échelle beaucoup plus grande. Les événements du siècle dernier ont montré que l'exploitation minière n'est que l'une des nombreuses activités industrielles qui peuvent provoquer des tremblements de terre assez importants pour causer des dommages importants et la mort. Le remplissage des réservoirs d'eau derrière les barrages, l'extraction du pétrole et du gaz, et la production d'énergie géothermique ne sont que quelques-unes des activités industrielles modernes susceptibles d'induire des tremblements de terre.

Comme de plus en plus d'activités industrielles ont été identifiées comme étant potentiellement sismogènes, la Nederlandse Aardolie Maatschappij BV, une société pétrolière et gazière basée aux Pays-Bas, nous a chargé de mener un examen global complet de tous les séismes d'origine humaine.

Notre travail a rassemblé une image riche des centaines de morceaux de puzzle dispersés dans la littérature scientifique nationale et internationale de beaucoup de nations. L'ampleur même de l'activité industrielle que nous avons trouvée potentiellement sismogène a été une surprise pour de nombreux scientifiques. À mesure que l'échelle de l'industrie se développe, le problème des séismes induits augmente également.

En outre, nous avons constaté que, parce que de petits tremblements de terre peuvent en déclencher de plus importants, l'activité industrielle a le potentiel, en de rares occasions, d'induire des événements extrêmement graves et dommageables.

Comment les humains provoquent des tremblements de terre

Dans le cadre de notre revue, nous avons rassemblé une base de données de dossiers qui, à notre connaissance, est la plus complète à ce jour. Sur Janvier 28, nous allons libérer cette base de données publiquement. Nous espérons qu'il informera les citoyens sur le sujet et stimulera la recherche scientifique sur la façon de gérer ce très nouveau défi de l'ingéniosité humaine.


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Notre enquête a montré que l'activité liée à l'exploitation minière représente le plus grand nombre de cas dans notre base de données.

tremblements de terre 2 2Initialement, la technologie minière était primitive. Les mines étaient petites et relativement peu profondes. Les événements d'effondrement auraient été mineurs - bien que cela ait pu être un peu réconfortant pour quiconque en a été victime.

Mais les mines modernes existent à une échelle totalement différente. Les minéraux précieux sont extraits de mines qui peuvent être plus de deux miles de profondeur ou s'étendre plusieurs miles au large sous les océans. La quantité totale de roches extraites par les mines dans le monde s'élève maintenant à plusieurs dizaines de milliards de tonnes par an. C'est le double de ce qu'il était il y a des années 15 - et il devrait encore doubler au cours du prochain 15. Pendant ce temps, une grande partie du charbon qui alimente l'industrie mondiale a déjà été épuisée par des couches peu profondes, et les mines doivent devenir plus grandes et plus profondes pour satisfaire la demande.

À mesure que les mines se développent, les tremblements de terre liés à l'exploitation minière deviennent plus importants et plus fréquents. Les dommages et les décès, aussi, intensifier. Des centaines de morts Au cours des dernières décennies, des mines de charbon et de minéraux ont été le théâtre de séismes de magnitude 6.1 induits.

Parmi les autres activités susceptibles d'induire des tremblements de terre, on peut citer l'érection de superstructures lourdes. le Bâtiment 700-megaton Taipei 101, élevé à Taïwan dans les 1990, a été accusé de la fréquence et de la taille croissantes des tremblements de terre à proximité.

Depuis le début du XIXe siècle, il est clair que le remplissage de grands réservoirs d'eau peut provoquer des tremblements de terre potentiellement dangereux. Cela a été tragiquement mis en évidence dans 20 quand, à peine cinq ans après le remplissage du réservoir Koyna de 1967-mile-long dans l'ouest de l'Inde, un magnitude 6.3 tremblement de terre frappé, tuant au moins 180 et endommageant le barrage.

Au cours des décennies suivantes, l'activité de tremblement de terre cyclique en cours a accompagné les hausses et les baisses du cycle annuel du réservoir. Un séisme de magnitude supérieure à 5 survient en moyenne tous les quatre ans. Notre rapport a constaté qu'à ce jour, certains réservoirs 170 du monde entier auraient provoqué des tremblements de terre.

séismes2 2 2La production de pétrole et de gaz a été impliquée dans plusieurs tremblements de terre destructeurs dans la gamme de magnitude 6 en Californie. Cette industrie devient de plus en plus sismogène à mesure que les champs de pétrole et de gaz s'épuisent. Dans de tels domaines, en plus de l'enlèvement de masse par la production, des fluides sont également injectés pour débusquer les derniers hydrocarbures et pour éliminer les grandes quantités d'eau salée qui accompagnent la production dans les champs expirant.

Une technologie relativement nouvelle dans le pétrole et le gaz est la fracturation hydraulique du gaz de schiste, ou fracturation, qui, par sa nature même, génère de petits tremblements de terre lorsque les fractures de la roche. Parfois, cela peut conduire à un séisme de plus grande magnitude si les fluides injectés fuient dans un défaut déjà perturbé par des processus géologiques.

Le plus grand tremblement de terre lié à la fracturation qui a été signalé jusqu'à maintenant a eu lieu au Canada, avec une magnitude de 4.6. En Oklahoma, de multiples processus sont en cours simultanément, y compris la production de pétrole et de gaz, l'évacuation des eaux usées et la fracturation hydraulique. Là, des tremblements de terre aussi importants que la magnitude 5.7 ont ébranlé des gratte-ciel qui ont été érigés bien avant que cette sismicité ne soit prévue. Si un tel tremblement de terre est provoqué en Europe à l'avenir, il pourrait être ressenti dans les capitales de plusieurs nations.

Nos recherches montrent que la production de vapeur et d'eau géothermique a été associée à des tremblements de terre jusqu'à la magnitude 6.6 dans le champ Cerro Prieto, au Mexique. L'énergie géothermique n'est pas renouvelable par des processus naturels sur la durée d'une vie humaine, donc l'eau doit être réinjectée sous terre pour assurer un approvisionnement continu. Ce processus semble être encore plus sismogène que la production. Il existe de nombreux exemples d'essaims de tremblements de terre accompagnant l'injection d'eau dans les trous de forage, comme à The Geysers, en Californie.

D'autres matériaux pompés sous terre, notamment le dioxyde de carbone et le gaz naturel, provoquent également une activité sismique. Un projet récent visant à stocker 25 en pourcentage des besoins en gaz naturel de l'Espagne dans un ancien gisement pétrolier offshore abandonné a entraîné l'apparition immédiate d'une activité sismique vigoureuse avec des événements allant jusqu'à la magnitude 4.3. La menace que cela représentait pour la sécurité publique a nécessité abandon de ce projet de milliards $ US 1.8.

Qu'est-ce que cela signifie pour le futur

De nos jours, les tremblements de terre induits par de grands projets industriels ne se heurtent plus à la surprise ni même au déni. Au contraire, quand un événement se produit, la tendance peut être de chercher un projet industriel à blâmer. Dans 2008, un tremblement de terre de magnitude 8 a frappé la préfecture de Ngawa, en Chine, tuant environ 90,000, dévastant les villes 100 et effondrant des maisons, des routes et des ponts. L'attention s'est rapidement portée sur le barrage de Zipingpu situé à proximité, dont le réservoir avait été rempli quelques mois auparavant, bien que le lien entre le séisme et le réservoir n'ait pas encore été prouvé.

Les scientifiques pensent que la charge minimale de stress nécessaire pour provoquer des tremblements de terre rampe progressivement vers le bas. Le grand barrage des Trois Gorges en Chine, qui retient maintenant 10 de kilomètres cubes d’eau, a déjà été associé à des tremblements de terre de magnitude 4.6 et est sous surveillance attentive.

Les scientifiques sont maintenant confrontés à des défis passionnants. Les tremblements de terre peuvent produire un «effet papillon»: les petits changements peuvent avoir un impact important. Ainsi, non seulement une pléthore d'activités humaines peut charger la croûte terrestre de stress, mais de minuscules additions peuvent devenir la dernière paille qui brise le dos du chameau, précipitant de grands tremblements de terre qui déchargent la charge accumulée sur les failles géologiques par des siècles de processus géologiques. Si ou quand ce stress aurait été libéré naturellement dans un tremblement de terre est une question difficile.

Un séisme de magnitude 5 libère autant d'énergie que la bombe atomique larguée sur Hiroshima dans 1945. Un séisme de magnitude 7 libère autant d'énergie que la plus grande arme nucléaire jamais testée, le test de Tsar Bomba mené par l'Union Soviétique dans 1961. Le risque d'induire de tels tremblements de terre est extrêmement faible, mais les conséquences si cela devait se produire sont extrêmement importantes. Cela pose un problème de santé et de sécurité qui peut être unique dans l'industrie en ce qui concerne la taille maximale de la catastrophe qui pourrait, en théorie, se produire. Cependant, les tremblements de terre rares et dévastateurs sont une réalité sur notre planète dynamique, qu'il y ait ou non une activité humaine.

Nos travaux suggèrent que le seul moyen de limiter la taille des séismes potentiels pourrait être de limiter l'échelle des projets eux-mêmes. En pratique, cela signifierait des mines et des réservoirs plus petits, moins de minerais, de pétrole et de gaz extraits des champs, des forages moins profonds et de plus petits volumes injectés. Un équilibre doit être trouvé entre le besoin croissant d'énergie et de ressources et le niveau de risque acceptable dans chaque projet individuel.

La Conversation

A propos de l'auteur

Gillian Foulger, professeur de géophysique, Université de Durham; Jon Gluyas,, Université de Durham, et Miles Wilson, Ph.D. Étudiant au Département des sciences de la Terre, Université de Durham

Cet article a été publié initialement le La Conversation. Lis le article original.

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