Новый метод определения напряжений в земной коре нашли ученые

Метод определения направления оси напряжений в земной коре, не опираясь на данные землетрясений или бурения, разработали ученые из Лос-Аламосской национальной лаборатории, согласно исследованию, опубликованному 9 сентября в журнале Communications Earth & Environment.

Новый метод менее затратен, в отличие от современных подходов и может иметь широкое применение в геофизике.

«Мы использовали нелинейное упругое поведение горных пород и применили новую технику для мониторинга ориентации максимального горизонтального сжимающего напряжения в горных породах в некоторых частях Оклахомы и Нью-Мексико, — сказал Эндрю Делори из Лос-Аламоса. — Ориентация этого максимального горизонтального сжимающего напряжения показывает, какие трещины в породе будут активными».

Северо-центральная Оклахома в США была выбрана потому, что в регионе не прекращается сейсмическая активность после десятилетий закачки сточных вод от нефтяных и газовых операций. Эта сейсмическая активность возникает на разломах, оптимально ориентированных в региональном поле напряжений.

Северо-центральная часть Нью-Мексико была выбрана для сравнения результатов с геологической обстановкой, охватывающей континентальный разлом, отделяющий плато Колорадо от стабильного участка земной коры.

Ученые определили, что земля проявляет вызванную напряжением анизотропию нелинейной восприимчивости, которая соответствует максимальному горизонтальному сжимающему напряжению в этих двух разных геологических условиях.

Камни становятся жестче при сжатии и мягче при растяжении, но этот эффект не мгновенный. Скорость выше в том направлении, где поле внешних напряжений является наиболее сжимающим. Измеряя эту скорость в разных ориентациях, ученые могут определить направление, в котором окружающее напряжение наиболее сжимается.

Определение ориентации геофизических напряжений или направления максимального горизонтального сжимающего напряжения обычно происходит с помощью бурения узких глубоких скважин. Однако бурение скважин является дорогостоящим и обеспечивает только одну точку данных.

Новый метод предоставляет альтернативу и может иметь важное значение для нефтегазовой промышленности, пытающейся избежать опасностей и оптимизировать производство. В случае гидроразрыва трещины будут открываться в направлении минимального горизонтального сжимающего напряжения, которое ученые теперь могут определить перед любым бурением.