De nouvelles recherches montrent que même la fracturation hydraulique utilisant du dioxyde de carbone liquide peut provoquer des tremblements de terre à petite échelle, un phénomène qui ne pouvait auparavant pas être clairement attribué au processus de fracturation hydraulique. Bien que la fracturation au CO2 soit bonne pour l'environnement en séquestrant le carbone, la fracturation au CO2 et à base d'eau peut provoquer ces secousses et potentiellement déclencher des tremblements de terre plus dommageables.
De nouvelles recherches confirment que la fracturation hydraulique est responsable de petits tremblements de terre ou de tremblements de terre lents et inexpliqués auparavant. Le processus qui crée les tremblements de terre est le même que celui qui crée de grands tremblements de terre dévastateurs.
La fracturation hydraulique consiste à injecter de force des liquides sous la surface de la terre pour extraire du pétrole et du gaz naturel. Bien que cette méthode utilise généralement des eaux usées, cette enquête particulière a examiné les résultats obtenus lorsque du dioxyde de carbone liquide était utilisé. Cette méthode entraîne le carbone en profondeur, l’empêchant de piéger la chaleur atmosphérique.
On estime que la fracturation hydraulique au CO2 pourrait permettre d’économiser jusqu’à 1 milliard de panneaux solaires par an. La fracturation hydraulique avec du dioxyde de carbone liquide est meilleure pour l'environnement que l'utilisation des eaux usées, car celles-ci ne peuvent pas retenir le carbone hors de l'atmosphère.
"Comme cette étude examine un processus qui séquestre le carbone sous terre, elle pourrait avoir des implications positives pour la durabilité et la science du climat", a déclaré Abhijit Ghosh, professeur agrégé de géophysique à l'UC Riverside et co-auteur de l'étude dans la revue Science.
Cependant, comme le dioxyde de carbone est liquide, Ghosh a déclaré que les résultats de l'étude s'appliqueraient presque certainement à la fracturation hydraulique avec de l'eau, qui peuvent toutes deux provoquer des tremblements de terre.
Sur un sismomètre, les tremblements de terre et les secousses ordinaires apparaissent différemment. Les grands tremblements de terre provoquent de violentes secousses d'impulsions de grande amplitude. Les tremblements, en revanche, sont plus doux et de plus petite amplitude, s’élevant lentement au-dessus du bruit de fond puis retombant lentement.
"Nous sommes ravis de pouvoir désormais utiliser ces secousses pour suivre le mouvement des fluides de fracturation et surveiller le mouvement des failles résultant de l'injection de fluide", a déclaré Ghosh.
Auparavant, les sismologues avaient contesté l'origine du séisme. Certains articles suggèrent que les signaux de tremblements proviennent de grands tremblements de terre se produisant à des milliers de kilomètres, tandis que d'autres suggèrent que les signaux de tremblements peuvent être du bruit généré par l'activité humaine, comme le mouvement des trains ou des machines industrielles.
"Les sismomètres ne sont pas intelligents. Vous pouvez conduire un camion à proximité ou lui donner un coup de pied et il enregistrera les vibrations", a déclaré Ghosh. "C'est pourquoi, pendant un certain temps, nous ne pouvions pas dire si ces signaux étaient liés à une injection de fluide."
Pour déterminer la source du signal, les chercheurs ont utilisé des sismomètres installés autour d'un site de fracturation hydraulique à Wellington, au Kansas. Les données couvrent toute la période d’injection de fracturation de six mois, ainsi qu’un mois avant l’injection et un mois après l’injection.
Après avoir soustrait le bruit de fond, l’équipe a découvert que le signal restant était généré sous terre et n’apparaissait que lorsque le fluide était injecté. "Nous n'avons détecté aucun tremblement avant ou après l'injection, ce qui suggère que le tremblement était lié à l'injection", a déclaré Ghosh.
On sait depuis longtemps que la fracturation hydraulique produit des tremblements de terre plus importants. Une façon d’empêcher les failles de glisser sous terre et de créer des tremblements de terre ou des secousses est d’arrêter la fracturation hydraulique. Parce que cela est peu probable, Ghosh a déclaré que ces activités doivent être surveillées pour comprendre comment la roche se déforme et suivre son mouvement après l'injection de fluide.
L’industrie pétrolière et gazière peut désormais mener des expériences de modélisation pour aider les entreprises à déterminer les pressions d’injection de fluides à ne pas dépasser. Rester dans ces limites permet de garantir que les fluides ne migrent pas vers de grandes failles souterraines, déclenchant une activité sismique dommageable. Cependant, toutes les failles ne seront pas cartographiées.
"Nous ne pouvons construire ce type de modèle expérimental que si nous savons que des défauts existent. Il est possible qu'il y ait des défauts dont nous ne connaissons pas l'existence, auquel cas nous ne pouvons pas prédire ce qui va se passer", a déclaré Ghosh.