لقد ثبت علميا أن النشاط الذي تقوم به شركات التنقيب عن النفط والغاز فى أعماق البحار يسبب الزلازل فى البحر فالصفائح التكتونية فى قاع البحر هشة وإذا لحق بعض الضرر بها يمكن أن تتحرك نتيجة الضغط ثم تنزلق مسببة زلزالا هائلا من الدرجة الأولى أو المتوسطة أو الأخيرة ونشاطات الشركات الأجنبية فى مياهنا الأقليمية اصبحت كثيرة ومتنوعة تشمل المسح الزلزالي والحفر والإنتاج أعني استخراج الغاز والنفط وهو ما ينجم عنه ظواهر الزلازل
هذا تشير الدراسات الجيولوجية إلى نشاط استخراج النفط والغاز من أعماق البحر قد ينجم عنه ظاهرة الزلازل
والآن، أصبح التخلص من المياه المستخدمة في الحفر والتكسير والإنتاج، مرتبطًا علميًا بالزلازل إذا حُفرت فوق طيات أو تصدعات أرضية. و
يُتخلص من السوائل المستخدمة في التكسير عن طريق حقنها في آبار التصريف، مع كميات المياه الأخرى من عمليات الإنتاج، وهي الطريقة الأمثل بيئيا واقتصاديا للتخلص من هذه السوائل.
وفي بعض المناطق في الولايات المتحدة، خصوصًا في حوض بارنيت الصخري بالقرب من مدينة فورت وورث بولاية تكساس الأميركية، تسببت عمليات التكسير المائي في حدوث زلازل محلية.
2. كيف يمكن لآبار تصريف السوائل أن تتسبب في حدوث الزلازل؟
لا يُعتقد أن السبب في حدوث الزلازل بالقرب من مواقع التكسير هو عملية حفر وتكسير النفط الصخري نفسه، وإنما من خلال آبار التصريف، التي تمثل المستقَرّ الأخير لسوائل الحفر المستخدم.
وتقع آبار تصريف النفايات هذه على عمق آلاف الأقدام تحت الأرض، ويتم تغطيتها بطبقات من الخرسانة بعد امتلائها.
وعادة ما تخزّن هذه الآبار سوائل النفايات من عدة آبار مختلفة، وهناك أكثر من 50 ألف بئر تصريف في تكساس تخدم أكثر من 216 ألف بئر حفر نشطة، وفقًا لهيئة السكك الحديدية (المشرفة على صناعة النفط والغاز في تكساس).
ويستخدم في حفر كل بئر نحو 4.5 مليون غالون (17 مليونًا و34 ألفًا و353 لترًا) من المياه المخلوطة بالمواد الكيميائية، وفقًا لموقع "هيدروليك فراكينغ".
3. هل يسبب إنتاج النفط والغاز من النفط الصخري الزلازل؟
إنتاج النفط والغاز من الطبقات الصخرية الكتيمة يتطلب ربط المسام ببعضها حتى ينساب النفط أو الغاز، ويتم ذلك عادة -كما ذكرنا أعلاه- عن طريق التكسير المائي (الهيدروليكي)، حيث يتم ضخ المياه مع رمال ومواد كيميائية بضغط عالٍ.
ويتسبب التكسير عن قصد في حدوث زلازل موضعية صغيرة (بمقادير تقل قوتها عن درجة واحدة) لتعزيز النفاذية، ولكنه رُبط -أيضًا- بزلازل أشدّ قوة. هذه الزلازل محلية جدًا ولا يكاد يشعر بها الإنسان. ورغم ندرة حدوث زلازل يشعر بها الإنسان، إلا أنها حصلت. وكان أكبر زلزال معروف يعتقد أنه نجم عن التكسير المائي في الولايات المتحدة هو زلزال بقوة 4.1 درجة في ولاية تكساس، حسبما نشر موقع هيئة المسح الجيولوجي الأميركية.
بالإضافة إلى الغاز الطبيعي، يجري إرجاع سوائل التكسير والمياه المالحة المحتجزة في التكوين الصخري نفسه مثل الغاز إلى السطح. وغالبًا ما يُتخلص من هذه المياه عن طريق الحقن في الآبار العميقة الناضبة.
علاوة على ذلك، يمكن أن يتسبب حقن المياه والمياه المالحة في باطن الأرض في حدوث زلازل كبيرة بما يكفي لإلحاق الضرر بالتكوينات والطبقات الصخرية، وفق ما اطلعت عليه منصة الطاقة المتخصصة.
ولايمكن لهذه المياه الملوثة بالشوائب والمواد الكيميائية أن تختلط بالمياه الجوفية العذبة لأن عمليت الحقن تتم في مناطق عميقة تحت طبقات المياه الجوفية التي تستخدم لمياه الشرب.
وكان أكبر زلزال معروف نتج عن التخلص من مياه الصرف الصحي هو زلزال بقوة 5.8 درجة الذي وقع بالقرب من منطقة باوني بولاية أوكلاهوما الأميركية في عام 2016.
4. هل تتسبب جميع آبار تصريف النفايات السائلة في حدوث زلازل؟
إضافة إلى آبار الإنتاج، هناك آبار تستخدم لحقن المياه والغازات لزيادة الضغط في المكامن، وهناك الآبار التي تحقن فيها السوائل من عمليات الحفر. من بين أكثر من 150 ألف بئر حقن في الولايات المتحدة، توجد نحو 40 ألف بئر تصريف للمخلفات السائلة لعمليات النفط والغاز.
وتسبب جزء صغير فقط من آبار التصريف هذه في حدوث زلازل كبيرة بما يكفي لتكون مصدر قلق للجمهور، حفرت كلها في طيات أرضية.
5. هل من الممكن توقع ما إذا كان التخلص من مياه الحفر المخطط لها سيؤدي إلى حدوث زلازل كبيرة؟
حاليًا، لا توجد طرق متاحة للقيام بذلك بشكل نهائي.
طوّرت هيئة المسح الجيولوجي الأميركية طرقًا تستخدم معلومات الحقن لمساعدتها في تحديد عمليات الحقن المسببة للزلازل، مقارنة بعمليات الحقن الأخرى التي لاتسببها، ولم يتم الوصول إلى أي نتيجة.
ويوجد عدد من الظروف التي تزيد من احتمالية حدوث الزلازل منها: وجود صدع في الطبقات الأرضية، ووجود مسار أو فتحة لزيادة الضغط من الحقن للتفاعل مع الصدع، وارتفاع معدلات الحقن أو التغيرات السريعة في معدل الحقن، حسب ما رصدته منصة الطاقة المتخصصة.
6. كيف يتسبب حقن السوائل في الأعماق في حدوث الزلازل؟
هذا السؤال يتعلق بدور عمق البئر في حدوث الزلازل.
أحيانًا يتسرب السائل الذي يُحقن في آبار عميقة إلى الصدوع، ويدخل بين الصخور، ويخل في توازنها، فتنزلق الصخور، وتسبب الزلزال.
7. ما قوة الزلازل التي يسببها حقن السوائل؟
هذا السؤال يتعلق بقوة الزلازل الناتجة عن آبار الصرف، وليس بإمكانية حدوثها/ كان أكبر زلزال ناتج عن حقن السوائل موثق علميًا هو زلزال بقوة 5.8 درجة في 23 سبتمبر/أيلول 2016 في وسط ولاية أوكلاهوما. وقعت 4 زلازل في هذه الولاية تزيد قوتها على 5 درجات، 3 منها وقعت في عام 2016.
صور لقياس هزات الزلازل.. كلما كبرت المسافة كلما كانت الهزة شديدة
وفي عام 2011، حدث زلزال بقوة 5.3 درجة عن طريق حقن السوائل في حوض راتون، كولورادو.
كما حدثت الزلازل التي بلغت قوتها بين 4.5 و 5 درجات عن طريق حقن السوائل في ولايتي أركنسا وكانساس.
8. هل الزلازل الناتجة عن أنشطة حقن السوائل تقع دائمًا بالقرب من نقطة الحقن؟
هل تحصل الزلازل في المنطقة التي يقع فيها البئر الذي تم فيه حقن السوائل؟ أم أنها تحصل في مناطق آخرى بسبب انتقال الضغط من منطقة إلى أخرى؟
مع مرور الوقت، قد ينتقل الضغط الناتج عن عمليات الحفر إلى طبقات أخرى. هذا الانتقال قد يكون أفقيا وقد يكون عمودياً.
ويمكن أن تقع الزلازل المستحثة على بعد 10 أميال أو أكثر من آبار الحقن. ويمكن أن تحدث الزلازل المستحثة -أيضًا- على بعد أميال قليلة من آبار الحقن.
9. هل يوجد أي احتمال أن يتفاعل نشاط حقن مياه الحفر مع صدع قريب لإحداث زلزال كبير يتسبب في أضرار جسيمة في منطقة واسعة؟
حتى الآن، لا يوجد مثال موثّق يربط عمليات الحقن بوقوع الزلازل الكبرى، ومع ذلك، لا يمكن تجاهل هذا الاحتمال.
تُجدر الإشارة إلى أن الأنشطة البشرية الأخرى -على سبيل المثال: إنتاج النفط في أوزبكستان- قد يكون سبباً في حدوث زلازل بقوة تزيد على 7 درجات. إلا ان الدراسات العلمية التي اطلع عليها فريق "الطاقة" تشير إلى أن مركز الهزة الأرضية كان في أعماق سحيقة تحت حقل النفط، وأنه في حالة ارتباط الزلزال بعمليات الحفر والإنتاج، لم يتوصلوا إلى العلاقة السببية بين الأنشطة في الحقل والزلزال.
10. شهدت أوكلاهوما موجة من الزلازل منذ عام 2009، هل هي ناتجة عن التكسير المائي؟
بدءًا من عام 2009، شهدت ولاية أوكلاهوما ارتفاعًا في النشاط الزلزالي، وكانت هذه الزيادة كبيرة لدرجة أن الزيادة في عدد الهزات بمعدل قوتها 3 درجات تجاوز عدد الهزات في كاليفورنيا بين عامي 2014 و 2017، وكاليفورنيا مشهورة بكثرة هزاتها الأرضية.
ورغم أن هذه الزلازل كانت ناتجة عن عمليات مرتبطة بالنفط والغاز، إلا أن القليل من هذه الزلازل نتج عن التكسير المائي. وتشير البيانات إلى أن كان أكبر زلزال نتج عن التكسير المائي في أوكلاهوما هو زلزال بقوة 3.6 درجة في عام 2019.
وكان أكبر الزلازل ناتجًا عن التكسير المائي في الولايات المتحدة هو زلزال بقوة 4 درجات الذي حدث في تكساس في عام 2018.
وقد نجمت غالبية الزلازل في أوكلاهوما عن آبار التصريف التي تحدثنا عنها أعلاه.
وهنا لابد من ذكر أن أكثر من 90% من سوائل النفايات التي تُحقن في أوكلاهوما ناتجة عن عملية استخراج النفط وليست ناتجة عن النفايات السائلة لعمليات التكسير
هذا و يرى ريشارد آلن مدير مختبر دراسة الزلازل في جامعة كاليفورنيا أنه أصبح ملحا جدا أخذ معطى جديد في الحسبان في المستقبل وهو أن التنقيب عن مصادر الطاقة الأحفوري ولا سيما النفط والغاز يساهم في حدوث زلازل وهزات أرضية
من الدراسات الجادة الجديدة التي تنبه إلى مخاطر الاستثمار في مصادر الطاقة الأحفورية ولاسيما النفط والغاز بأشكالهما التقليدية أو عبر النفط والغاز الصخريين على طبقات الأرض الجوفية وعلى السكان والبنى التحتية والدورة الاقتصادية واحدة نشرها في شهر نوفمبر عام 2016 المعهد الأمريكي لفيزياء الأرض.
وتتوقف هذه الدراسة مطولا عند العلاقة بين التنقيب عن النفط في ولاية كاليفورنيا الأمريكية في بدايات القرن العشرين من جهة وارتفاع معدل الهزات الأرضية والزلازل التي سجلت فيها خلال الفترة ذاتها أو بعدها بقليل.
ومن الزلازل غير العادية التي حصلت في عشرينات القرن الماضي في مقاطعة لوس أنجلوس التابعة لهذه الولاية واحد سُجِّل عام1920 بمدينة إنغلوود وآخر ضرب مدينة سانتا مونيكا عام 1930 وثالث هز مدينة لونغ بيتش الواقعة جنوب لوس أنجلوس عام 1933 وبلغت حدته 6,4 درجات على سلم ريختر. وقد أدى هذا الزلزال إلى مقتل 120 شخصا. وتجاوزت قيمة الخسائر المادية التي تسبب فيها أكثر من 50 مليون دولار.
وتخلص الدراسة التي نشرها المعهد الأمريكي لفيزياء الأرض حول العلاقة بين التنقيب عن مصادر الوقود الأحفوري من ناحية وارتفاع معدل الهزات الأرضية والزلازل في مناطق التنقيب من ناحية أخرى، إلى أن القاسم المشترك ببن مختلف الزلازل التي حصلت في مقاطعة لوس أنجلوس من عشرينات القرن الماضي إلى ثلاثيناته هو أن كثيرا من الآبار التي كانت في الأماكن التي تعرضت للزلازل قد حفرت على عمق يتجاوز ألف متر، أي على مقربة من الأخاديد التي فيها حركة جيولوجية قوية تساعد على حدوث الزلازل.
وما يدعم هذا الاستنتاج حسب واضعي الدراسة أن وتيرة الهزات الأرضية قد انخفضت كثيرا في الأماكن التي تقلص فيها نشاط التنقيب عن النفط في ولاية كاليفورنيا في أربعينات القرن الماضي.
وتؤكد الدراسة ذاتها خُلاصةَ دراسات حديثة أخرى نشرت قبلها حول التنقيب عن الغاز والنفط الصخريين في ولاية تكساس جنوب الولايات المتحدة الأمريكية وفي ولاية أوكلاهوما وسط البلاد. وجاء في إحدى هذه الدراسات أن ألف هزة من الهزات الخفيفة التي لم تتجاوز حِدَّتُها ثلاث درجات سجلت في ولاية أوكلاهوما عام 2015 وأن العدد لم يكن يتجاوز هزة واحدة أو هزتين اثنتين فقط كل عام خلال الفترة الممتدة من عام 1978 إلى عام 2008 أي قبل تكثيف عمليات التنقيب عن النفط والغاز الصخرين في كثير من الولايات الأمريكية.
كُلُّ هذا دفع ريشارد آلن مديرَ مختبر دراسة الزلازل في جامعة كاليفورنيا إلى الدعوة بشكل ملح لأخذ هذا المعطى في الحسبان بشكل جاد في المستقبل. وقال إنه على متخذي القرارات السياسية والاقتصادية والتنموية أن يعوا في نهاية المطاف أن التنقيب عن مصادر الوقود الأحفوري ولا سيما الغاز والنفط يساهم في حصول هزات أرضية وزلازل مدمرة أحيانا