Bien que l'élimination des eaux usées ait été le principal moteur de l'augmentation de l'activité sismique dans le sud du Kansas depuis 2013, une nouvelle étude conclut que le stockage n'a pas modifié de manière significative l'orientation des contraintes dans la croûte terrestre dans la région.

Des activités telles que l'élimination des eaux usées peuvent modifier la pression interstitielle, forme et taille dans les couches rocheuses, de manière à provoquer la défaillance des failles voisines lors d'un tremblement de terre. On pense que ces effets sont à l'origine des tremblements de terre induits les plus récents dans le centre et l'est des États-Unis.

C'est possible, cependant, que l'activité humaine pourrait également conduire à des tremblements de terre en modifiant l'orientation des contraintes qui agissent sur les failles de la région, a déclaré Robert Skoumal, sismologue du US Geological Survey, qui a co-écrit l'étude en Lettres de recherche sismologique avec la sismologue de l'USGS Elizabeth Cochran.

« Comme nous ne voyons aucune preuve d'une rotation des contraintes significative [dans la région], nous pensons que la plupart des tremblements de terre dans le sud du Kansas sont dus à des changements de pression interstitielle ou à des effets porélastiques plutôt qu'à des rotations de contraintes, " a déclaré Skoumal.

Les chercheurs peuvent en apprendre davantage sur l'orientation du champ de contrainte dans les couches rocheuses où le fluide remplit les fractures de la roche grâce à un effet d'onde sismique appelé scission d'onde de cisaillement. Certaines des ondes de cisaillement traversant la roche se déplacent parallèlement aux fractures ouvertes et sont donc plus rapides, tandis que d'autres se déplacent perpendiculairement aux fractures et ont une vitesse inférieure. L'estimation de la direction des ondes rapides peut aider à déterminer l'orientation du champ de contraintes.

Une précédente étude de division des ondes de cisaillement dans le sud du Kansas a estimé une rotation de 90 degrés dans la direction rapide à partir de 2015, que les auteurs de l'étude ont attribués à des pressions interstitielles élevées provenant de l'élimination des eaux usées. Cependant, la rotation a coïncidé avec un changement dans les stations utilisées pour observer les ondes de cisaillement.

Skoumal et Cochran ont décidé d'examiner à nouveau les changements de contraintes dans le sud du Kansas dans le cadre d'un effort plus large visant à caractériser les contraintes dans les réservoirs rocheux sans forer des trous de forage coûteux. Lorsqu'ils ont analysé la division des ondes de cisaillement à l'aide de données de haute qualité collectées à partir d'un réseau sismique local stable, ils ont constaté que l'orientation régionale du stress est restée relativement constante entre 2014 et 2017.

Les conditions géologiques d'un réservoir d'eaux usées peuvent affecter si l'injection peut modifier l'orientation des contraintes, Skoumal a noté. La plupart des eaux usées injectées dans le sud du Kansas sont allées dans des couches rocheuses appelées Arbuckle Group, "qui est sous-pressurisé - le fluide peut être "versé" sans avoir besoin d'une pompe, " Skoumal a dit, notant que les pressions interstitielles peuvent diffuser rapidement dans la roche hautement perméable.

Il n'y a pas de rapports de rotations de stress importantes dues à l'élimination des eaux usées, notent les auteurs, suggérant qu'il ne s'agit peut-être pas d'un événement courant, les rotations de contraintes sont plus petites que ce qui peut être détecté avec les méthodes actuelles, ou que le phénomène n'a pas été suffisamment étudié. Jusque récemment, l'instrumentation sismique a été rare dans de nombreux endroits qui ont connu une forte augmentation de l'évacuation des eaux usées au cours de la dernière décennie.

« Documenter les orientations du stress est déjà un défi dans ces régions, et caractériser les changements de ces contraintes au fil du temps est un défi encore plus grand, " a déclaré Skoumal. " Dans les zones où nous avons regardé cependant, nous n'avons pas vu de preuves convaincantes de rotations de stress importantes dues à l'élimination des eaux usées. »