Ces dernières semaines, La Californie a connu des précipitations inhabituellement abondantes. La Californie est également sujette aux tremblements de terre, hébergeant la grande faille de San Andreas.

S'il y a une vague inhabituelle de tremblements de terre dans un avenir proche – laissant le temps à la pluie de s'infiltrer profondément dans les failles – la Californie pourrait bien devenir un laboratoire intéressant pour étudier les liens possibles entre la météo et les tremblements de terre. L'effet est susceptible d'être subtil et nécessitera une modélisation informatique et une analyse statistique sophistiquées.

Les tremblements de terre sont déclenchés par une infime augmentation supplémentaire de contrainte ajoutée à une faille déjà chargée presque jusqu'au point de rupture. De nombreux processus naturels peuvent fournir ce petit accroissement de stress, y compris le mouvement de la tectonique des plaques, une calotte glaciaire fondante, et même les activités humaines.

Par exemple, l'injection d'eau dans les forages – soit pour l'élimination des déchets, soit pour chasser le pétrole résiduel des réservoirs épuisés – est particulièrement susceptible de déclencher des tremblements de terre.

En effet, la pression de l'eau dans la zone de faille est importante pour contrôler le glissement d'une faille géologique. Les zones de faille contiennent invariablement des eaux souterraines, et si la pression de cette eau augmente, le défaut peut devenir « desserré ». Les deux côtés sont alors libres de glisser l'un sur l'autre, provoquant un tremblement de terre.

Les changements hydrologiques n'ont pas besoin d'être soudains ou importants pour modifier la pression de l'eau dans une zone de faille. Comme les aquifères sont épuisés pour l'irrigation, la nappe phréatique baisse lentement, qui peuvent également déclencher des tremblements de terre. Il n'est donc pas surprenant que des événements de précipitations extrêmes puissent également favoriser les tremblements de terre. Un certain nombre de cas ont été signalés par des scientifiques. Par exemple, des essaims de tremblements de terre en 2002 ont suivi des précipitations intenses autour du mont Hochstaufen en Allemagne et dans les régions de Muotatal et Riemenstalden en Suisse.

Toute étude de la relation entre le temps et les tremblements de terre est susceptible de prendre du temps, et les résultats sont controversés. En attendant, C'est le bon moment pour vérifier que votre chauffage au gaz est protégé contre les tremblements de terre et que votre eau potable d'urgence est fraîche. Après tout, un "grand" pourrait arriver à tout moment.

Déclenchement de tremblements de terre

Les gens savaient que nous pouvions provoquer des tremblements de terre avant de savoir ce qu'ils étaient. Dès que les gens ont commencé à extraire des 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 l'homme se produisent à une échelle beaucoup plus grande. Les événements du siècle dernier ont montré que l'exploitation minière n'est qu'une des nombreuses activités industrielles qui peuvent provoquer des tremblements de terre suffisamment importants pour causer des dommages importants et la mort. Remplissage des réservoirs d'eau derrière les barrages, extraction de pétrole et de gaz, et la production d'énergie géothermique ne sont que quelques-unes des activités industrielles modernes qui provoquent des tremblements de terre.

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

Notre travail a rassemblé une riche image à partir des centaines de pièces de puzzle dispersées dans la littérature scientifique nationale et internationale de nombreux pays. L'ampleur de l'activité industrielle que nous avons trouvée potentiellement sismogénique a surpris de nombreux scientifiques. Au fur et à mesure que l'échelle de l'industrie grandit, le problème des tremblements de terre induits augmente également.

En outre, nous avons trouvé que, parce que les petits tremblements de terre peuvent en déclencher de plus gros, l'activité industrielle a le potentiel, en de rares occasions, induire extrêmement grand, événements dommageables.

Comment les humains provoquent des tremblements de terre

Dans le cadre de notre examen, nous avons constitué une base de données de cas qui est, A notre connaissance, le plus complet établi à ce jour. En janvier, nous avons rendu publique cette base de données. Nous espérons qu'il informera les citoyens sur le sujet et stimulera la recherche scientifique sur la manière de gérer ce tout nouveau défi à l'ingéniosité humaine.

Notre enquête a montré que les activités liées à l'exploitation minière représentaient le plus grand nombre de cas dans notre base de données.

Initialement, 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 peu réconfortant pour quiconque pris dans un.

Mais les mines modernes existent à une toute autre échelle. Les minéraux précieux sont extraits de mines pouvant atteindre plus de deux milles de profondeur ou s'étendre sur plusieurs milles au large sous les océans. La quantité totale de roches extraites par l'exploitation minière dans le monde s'élève désormais à plusieurs dizaines de milliards de tonnes par an. C'est le double de ce qu'il était il y a 15 ans - et il devrait encore doubler au cours des 15 prochains. une grande partie du charbon qui alimente l'industrie mondiale a déjà été épuisée dans les couches peu profondes, et les mines doivent devenir plus grandes et plus profondes pour satisfaire la demande.

Au fur et à mesure que les mines s'étendent, les tremblements de terre liés à l'exploitation minière deviennent plus importants et plus fréquents. Dommages et morts, trop, Augmenter. Des centaines de décès sont survenus dans les mines de charbon et de minéraux au cours des dernières décennies à la suite de tremblements de terre d'une magnitude pouvant atteindre 6,1 qui ont été induits.

D'autres activités susceptibles d'induire des tremblements de terre incluent l'érection de superstructures lourdes. Le bâtiment Taipei 101 de 700 mégatonnes, élevé à Taïwan dans les années 1990, a été blâmé pour la fréquence et la taille croissantes des tremblements de terre à proximité.

Depuis le début du 20e siècle, il est clair que le remplissage de grands réservoirs d'eau peut provoquer des tremblements de terre potentiellement dangereux. Cela est devenu tragique en 1967 lorsque, cinq ans seulement après le remplissage du réservoir de Koyna, long de 32 milles, dans l'ouest de l'Inde, un séisme de magnitude 6,3 a frappé, tuant au moins 180 personnes et endommageant le barrage.

Au cours des décennies suivantes, l'activité sismique cyclique en cours accompagnait les hausses et les baisses du cycle annuel du niveau des réservoirs. Un séisme de magnitude supérieure à 5 s'y produit en moyenne tous les quatre ans. Notre rapport a révélé que, à ce jour, quelque 170 réservoirs dans le monde auraient provoqué une activité sismique.

La production de pétrole et de gaz a été impliquée dans plusieurs tremblements de terre destructeurs de magnitude 6 en Californie. Cette industrie devient de plus en plus sismogénique à mesure que les gisements 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 évacuer les derniers hydrocarbures et évacuer les grandes quantités d'eau salée qui accompagnent la production dans les champs en fin de vie.

Une technologie relativement nouvelle dans le domaine du pétrole et du gaz est la fracturation hydraulique du gaz de schiste, ou la fracturation hydraulique, qui, par sa nature même, génère de petits tremblements de terre au fur et à mesure que la roche se fracture. Parfois, cela peut conduire à un séisme de plus grande ampleur si les fluides injectés fuient dans une faille déjà sollicitée par les processus géologiques.

Le plus grand tremblement de terre lié à la fracturation hydraulique qui ait été signalé à ce jour s'est produit au Canada, avec une magnitude de 4,6. En Oklahoma, plusieurs processus sont en cours simultanément, y compris la production de pétrole et de gaz, évacuation des eaux usées et fracturation hydraulique. Là, des tremblements de terre d'une magnitude de 5,7 ont secoué des gratte-ciel érigés bien avant qu'une telle sismicité ne soit attendue. Si un tel séisme est induit en Europe à l'avenir, elle pouvait être ressentie dans les capitales de plusieurs nations.

Nos recherches montrent que la production de vapeur et d'eau géothermiques a été associée à des tremblements de terre jusqu'à la magnitude 6,6 dans le champ de Cerro Prieto, Mexique. L'énergie géothermique n'est pas renouvelable par des processus naturels à l'échelle d'une vie humaine, l'eau doit donc être réinjectée sous terre pour assurer un approvisionnement continu. Ce processus semble être encore plus sismogénique que la production. Il existe de nombreux exemples d'essaims sismiques accompagnant l'injection d'eau dans les forages, comme aux Geysers, Californie.

Autres matériaux pompés sous terre, y compris le dioxyde de carbone et le gaz naturel, provoquent également une activité sismique. Un récent projet de stockage de 25 % des besoins en gaz naturel de l'Espagne dans un ancien le champ pétrolifère offshore abandonné a entraîné le début immédiat 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 l'abandon de ce projet de 1,8 milliard de dollars US.

Ce que cela signifie pour l'avenir

De nos jours, les séismes induits par les grands projets industriels ne suscitent plus la surprise ni même la négation. Au contraire, lorsqu'un événement survient, la tendance peut être à rechercher un projet industriel à blâmer. En 2008, un séisme de magnitude 8 a frappé la préfecture de Ngawa, Chine, tuant environ 90, 000 personnes, dévaster plus de 100 villes, et des maisons qui s'effondrent, routes et ponts. L'attention s'est rapidement tournée vers le barrage de Zipingpu à proximité, dont le réservoir avait été rempli quelques mois auparavant, bien que le lien entre le séisme et le réservoir reste à prouver.

La quantité minimale de charge de stress que les scientifiques pensent nécessaire pour induire des tremblements de terre diminue régulièrement vers le bas. Le grand barrage des Trois Gorges en Chine, qui retient maintenant 10 milles cubes d'eau, a déjà été associé à des tremblements de terre d'une magnitude de 4,6 et fait l'objet d'une surveillance attentive.

Les scientifiques sont maintenant confrontés à des défis passionnants. Les tremblements de terre peuvent produire un « effet papillon » :de petits changements peuvent avoir un impact important. Ainsi, non seulement une pléthore d'activités humaines peut charger la croûte terrestre de stress, mais juste de petits ajouts peuvent devenir la goutte d'eau qui fait déborder le vase, précipitant de grands tremblements de terre qui libèrent le stress accumulé chargé sur les failles géologiques par des siècles de processus géologiques. Si ou quand ce stress aurait été libéré naturellement lors d'un tremblement de terre est une question difficile.

Un tremblement de terre de magnitude 5 libère autant d'énergie que la bombe atomique larguée sur Hiroshima en 1945. Un tremblement de terre 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 en 1961. Le risque d'induire de tels tremblements de terre est extrêmement faible, mais les conséquences si cela devait arriver sont extrêmement grandes. Cela pose un problème de santé et de sécurité qui peut être unique dans l'industrie pour la taille maximale de la catastrophe qui pourrait, en théorie, se produire. Cependant, des tremblements de terre rares et dévastateurs sont une réalité sur notre planète dynamique, qu'il y ait ou non une activité humaine.

Notre travail suggère que le seul moyen fondé sur des preuves pour limiter la taille des tremblements de terre potentiels peut être de limiter l'échelle des projets eux-mêmes. En pratique, cela signifierait des mines et des réservoirs plus petits, moins de minéraux, pétrole et gaz extraits des champs, forages moins profonds et volumes injectés plus faibles. Un équilibre doit être trouvé entre le besoin croissant d'énergie et de ressources et le niveau de risque acceptable dans chaque projet individuel.

Cet article a été initialement publié sur The Conversation. Lire l'article original.