| [미국] 수압파쇄법이 지진을 일으킨다?
최근 연구결과에 따르면 수압파쇄법이 2013년 미국단층지도에 없었던 오하이오주 해리슨 카운티(Harrison County)에서 작은 지진 시리즈를 일으켰다고 하며 이같은 내용의 연구가 ‘지진학 연구레터’(Seismological Research Letters, SRL)에 최근 게재됐다.
2013년 10월1일~12월3일, 10개의 양성 지진을 포함해 거의 400개에 달하는 소규모 지진이 발생했지만 공공대중이 느꼈다고 보고된 사례는 없다. 10개의 양성지진이란 10월 2일~19일 사이에 발생했던 진도 1.7~2.2의 지진을 말하는데, 이들은 유정 근처에서 조작된 수압파쇄활동과 일치한다. 이 지진 시리즈는 이 지역에서 알려진 최초의 사례이다.
수압파쇄법은 셰일암석으로부터 가스, 오일을 추출하는 공법으로, 물과 모래, 화학물질을 고압조건에서 주입해 암석을 부수며 암석을 부수는 프로세스가 미소지진을 일으킨다. 수압파쇄는 작은 지진만을 만들며 진도는 -3~-1이다.
논문의 공동저자인 인스트로멘탈 소프트웨어 테크놀러지 회사(ISTI, Instrumental Software Technologies, Inc.)의 지진학자 폴 프라이버그(Paul Friberg)는 “수압파쇄는 지진을 일으킬 가능성을 가지고 있으며 이 경우 느낄 수는 없지만 정상적으로 예상되는 지진보다 3도 높다”고 말했다.
발생한 지진을 분석한 결과 동-서 단층은 3개의 수평 가스정으로부터 약 2마일 깊이에 바로 있는 것으로 나타났다. 오하이오주 어리츠벨레(Uhrichsville) 타운 근처의 클렌딩 호수(Clendening Lake) 남쪽에서는 최초의 지진이 2013년 10월 2일에 발생했다. 또다른 분석에 따르면 수압파쇄가 가스정에서 시작된 후 단지 몇 시간 뒤인 10월 1일과 2일 사이, 39시간 동안 190개의 지진이 확인됐다고 한다.
미소 지진은 가스정에서 일어나는 수압파쇄활동에 따라 다양하고 일치한다. 지진의 발생시간은 선형직선에 덩어리를 이루고 파형 신호와 비슷한 모양을 보여주며 단 하나의 지진원인으로 수압파쇄를 제안한다. 연구자들은 암석분쇄가 제한적일 것으로 예상되는 지역에서도 수압파쇄가 단층의 미끌림을 일으키는 것 같다고 전했다.
연구자들은 “지도로 제작되지 않은 단층이 많기 때문에 수압파쇄 조작으로 새로운 지역을 탐색할 때에는 더 많은 지진 모니터링이 필요하다”고 말했다.
이번 논문의 공동저자는 ISTI의 프라이버거와 일야 드리커(Ilya Dricker), 미국 내무성 개척국의 글렌다 베사나 오츠만(Glenda Besana-Ostman) 등이다.
(참조: Paul Friberg, Ilya Dricker, Glenda Besana-Ostman. Characterization of an earthquake sequence triggered by hydraulic fracturing in Harrison County Ohio. Seismological Research Letters, 2014)
[출처 = KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』/ 2014년 10월 24일]
[원문보기]
Hydraulic fracturing linked to earthquakes in Ohio
Hydraulic fracturing triggered a series of small earthquakes in 2013 on a previously unmapped fault in Harrison County, Ohio, according to a study published in the journal Seismological Research Letters (SRL).
Nearly 400 small earthquakes occurred between Oct. 1 and Dec. 13, 2013, including 10 "positive" magnitude earthquake, none of which were reported felt by the public. The 10 positive magnitude earthquakes, which ranged from magnitude 1.7 to 2.2, occurred between Oct. 2 and 19, coinciding with hydraulic fracturing operations at nearby wells.
This series of earthquakes is the first known instance of seismicity in the area.
Hydraulic fracturing, or fracking, is a method for extracting gas and oil from shale rock by injecting a high-pressure water mixture directed at the rock to release the gas inside. The process of hydraulic fracturing involves injecting water, sand and chemicals into the rock under high pressure to create cracks. The process of cracking rocks results in micro-earthquakes. Hydraulic fracturing usually creates only small earthquakes, ones that have magnitude in the range of negative 3 (−3) to negative 1 (-1).
"Hydraulic fracturing has the potential to trigger earthquakes, and in this case, small ones that could not be felt, however the earthquakes were three orders of magnitude larger than normally expected," said Paul Friberg, a seismologist with Instrumental Software Technologies, Inc. (ISTI) and a co-author of the study.
The earthquakes revealed an east-west trending fault that lies in the basement formation at approximately two miles deep and directly below the three horizontal gas wells. The EarthScope Transportable Array Network Facility identified the first earthquakes on Oct. 2, 2013, locating them south of Clendening Lake near the town of Uhrichsville, Ohio. A subsequent analysis identified 190 earthquakes during a 39-hour period on Oct. 1 and 2, just hours after hydraulic fracturing began on one of the wells.
The micro-seismicity varied, corresponding with the fracturing activity at the wells. The timing of the earthquakes, along with their tight linear clustering and similar waveform signals, suggest a unique source for the cause of the earthquakes -- the hydraulic fracturing operation. The fracturing likely triggered slip on a pre-existing fault, though one that is located below the formation expected to confine the fracturing, according to the authors.
"As hydraulic fracturing operations explore new regions, more seismic monitoring will be needed since many faults remain unmapped." Friberg co-authored the paper with Ilya Dricker, also with ISTI, and Glenda Besana-Ostman originally with Ohio Department of Natural Resources, and now with the Bureau of Reclamation at the U.S. Department of Interior.
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