Причиной землетрясения 2017 года в Корее назвали работу геотермальной электростанции

Чтобы установить этот факт, было проведено два независимых исследования, результаты которых опубликованы в Science (1, 2). Они свидетельствуют, что это было самое сильное землетрясение, вызванное работой геотермальных станций.

Землетрясение магнитудой 5,4 у города Пхохан произошло 15 ноября 2017 года и нанесло самый большой экономический ущерб за всю историю сейсмических наблюдений в Корее (первый сейсмограф в стране появился в 1905 года). Оно стало одним из двух самых мощных землетрясений с 1978 года, когда начался мониторинг сейсмической активности с помощью системы датчиков (второе произошло за год до этого в районе соседнего города Кёнджу). Экономический урон, нанесенный землетрясением, оценивается в 52 миллиона долларов, пострадало 82 человека (но никто не погиб).

Поскольку Пхохан расположен в сейсмически неактивной зоне, то наиболее вероятной причиной землетрясения назвали работу запущенной в тестовом режиме геотермальной электростанции, которая сразу после землетрясения была отключена. Тем не менее, это предположение нуждалось в дополнительной проверке — все предыдущие известные землетрясения, вызванные подобными причинами, были значительно слабее, а самое мощное из них произошло в Швейцарии и его магнитуда не превосходила 3,4.

Используя сейсмографические и геодезические данные, полученные на разных системах датчиков, две независимые группы ученых проверили предположение о техногенной природе землетрясения и определили, как в данном регионе закачка воды в скважины электростанции могло повлиять на сейсмическую активность. Корейская группа под руководством Кима Квана-Хи (Kwang-Hee Kim) из Пусанского национального университета для анализа использовала данные сейсмографов, установленных непосредственно на станции за 5 дней до землетрясения, а группа европейских исследователей из Швейцарии, Германии и Великобритании под руководством Франческо Григоли (Francesco Grigoli) из Швейцарской сейсмологической службы изучила доступные открытые данные сейсмографических станций, расположенных в регионе.

Сама электростанция расположена в Пхоханском бассейне в восточной части Евразийской плиты довольно далеко от ближайших геологических разломов. Для работы станция использовала две скважины глубиной около 4,4 километра, разнесенные друг от друга на 600 метров. В одну из скважин закачивалась жидкость, а по второй  разогретое вещество поднималось вверх. Во время бурения скважин максимальная магнитуда землетрясений в радиусе 10 километров от станции не превышала 2, а при предварительных гидравлических испытаниях — 3,1.

Расположение Пхохана относительно границ литосферных плит. K.-H. Kim et al./ Science, 2018

Точки эпицентров землетрясений в Южной Корее в 2016 и 2017 годах. F. Grigoli et al./ Science, 2018

По данным сейсмографических измерений, во время самого землетрясения главный толчок сопровождался несколькими менее мощными сейсмическими волнами до и после основной. Ученые отмечают, что эпицентр землетрясения находился на очень небольшой глубине — всего около 4,5 километра (что значительно меньше, чем, например, в случае землетрясения в Кёнджу с эпицентром на глубине 14 километров, которое имело естественную природу). Детальный анализ времени каждого из толчков и положения их эпицентров, а также сравнение этих данных с временем введения в скважину воды не оставил сомнений в том, что землетрясение имело техногенную природу.

Карта самых мощных сейсмических толчков вблизи геотермальной электростанции во время землетрясения 15 ноября 2017 года. F. Grigoli et al./ Science, 2018

Ученые отмечают, что согласно существующим сейчас моделям, землетрясение подобной мощности должно было произойти при введении в скважину жидкости примерно в 800 раз большего объема. Тем не менее, подробный геологический анализ горных пород показал, что структура ближайших к станции разломов крайне неоднородна, и в глинистых прожилках критическое давление, которое могло вызвать землетрясение, значительно ниже. В результате введение воды в скважину электростанции привело к активации Янсанского разлома, который находился в предкритическом состоянии. По словам ученых, в предкритическое состояние этот разлом могло привести как землетрясение в Кёнджу 2016 года, так и какие-то из предварительных экспериментов.

Ученые отмечают, что полученные данные свидетельствуют о необходимости пересмотра существующих теоретических моделей землетрясений, которые вызваны гидравлическим воздействием, а также значительно более внимательного отношения к возможным техногенным землетрясениям, вызванных работой геотермальных станций или гидроразрыва пластов в результате работ по добыче нефти и газа.

Стоит отметить, что количество техногенных землетрясений на Земле заметно увеличивается в последнее время. Например, в прошлом году американские геологи показали, что из-за антропогенных факторов (в первую очередь, в результате гидроразрыва пластов при добыче сланцевой нефти и газа) в США сейсмическая активность выросла в тех областях, где сильных землетрясений не было последние 300 миллионов лет.

Александр Дубов