Sismicidade Induzida

 

extracto de informação NORSAR (Norwegian Seismic Array)

tradução livre por xitizap

 

 

A sismicidade induzida descreve os tremores de Terra que, por uma razão ou por outra, se relacionam com a actividade humana. Estes tremores podem ser divididos em dois tipos:

 

. Accionados – este tipo de tremores de terra é causado por tensões tectónicas. Provavelmente eles viriam a acontecer mais cedo ou mais tarde, mas a sua proximidade, no tempo e no espaço, relativamente a actividades humanas indica actividade antropogénica.

 

. Verdadeiramente induzidos – este grupo de tremores de terra é puramente antropogénico na medida em que a formação das tensões tectónicas pode ser rastreada directamente a actividades humanas.

 

Por conveniência, neste texto usar-se-á o termo “induzido” em ambos os casos.

 

Os tremores de terra são induzidos principalmente em três cenários antropogénicos: (1) em minas, (2) em conexão com grandes reservatórios de água e (3) em campos de extracção de gás e petróleo. Para além destes, há tremores de terra que são igualmente induzidos em campos hidrotermais mas, dado que esta indústria é ainda muito jovem em comparação com as outras três, poucos dados existem sobre eles.

 

Resumo Histórico

 

Desde há pelo menos 60 anos que se conhece bem a sismicidade induzida pelos reservatórios de grandes barragens hidroeléctricas, e a sismicidade induzida por extracções mineiras tem uma história com pelo menos 100 anos.

 

Em relação aos campos de gás e petróleo os problemas relativos à sismicidade induzida são conhecidos desde os anos 1920’s, e foram cuidadosamente estudados num campo de petróleo perto de Wilmington (Califórnia) onde a produção de petróleo despoletou uma série de destrutivos tremores de terra. Na última década um número de exemplos de actividade sísmica relacionada com a produção de gás e petróleo assim como com a injecção de líquidos a alta pressão tem sido observada, embora não com as sérias consequências que afectaram Wilmington.

 

Uma conclusão geral a retirar destes estudos é que a chamada sismicidade estimulada (induzida) pode ser quantificada em termos de pelo menos um dos mecanismos seguintes:

 

. mudanças de tensão

. mudança de pressão nos poros

. mudanças de volume

. aplicação ou remoção de uma carga

 

 Tremores de Terra induzidos por actividade mineira

 

A actividade mineira (especialmente a construção de túneis) pode alterar significativamente o campo de tensões locais em grandes volumes à volta da área activa, o que dá lugar a micro-tremores e/ou rompimentos de rochas.

 

A maioria dos tremores de Terra induzidos situam-se numa gama de magnitudes muito baixas (M < 3.0). Entretanto, não é propósito desta informação entrar em detalhes quanto à sismicidade induzida por actividades mineiras pelo que aqui apenas se fará realçar a dimensão destes tremores de Terra, cuja observação indica que, em raros casos, poderá exceder a magnitude 5.0, dando assim origem a vibrações extensíveis a grandes áreas bem como a significativos deslocamentos locais.

 

Tremores de Terra relacionados com grandes Reservatórios de Água

 

O mecanismo que conduz a descargas de tensão (e tremores de Terra) quando se enche um reservatório de água é diferente do que a construção de túneis provoca em termos de tensões nas rochas. Importa notar que repetidas observações em grandes reservatórios de água indicam que a actividade sísmica, quer no tempo quer no espaço, segue de perto o nível do reservatório.

 

Tal como com a sismicidade induzida pela actividade mineira, a sismicidade nos reservatórios é dominada por pequenos tremores de Terra, embora alguns grandes tremores hajam sido accionados por reservatórios de água. A Tabela 1 (não disponibilizada na fonte) dá um resumo dos maiores tremores de Terra que são geralmente associados a induções sísmicas causadas por reservatórios de água.

 

Em comparação com a sismicidade induzida por actividade mineira, o aspecto que mais ressalta à vista na Tabela 1 (não disponibilizada na fonte) é o facto de, aparentemente, a sismicidade induzida por reservatórios dar origem a tremores de Terra maiores. E isto é indicativo da diferença entre os dois processos envolvidos:

 

Primariamente, a actividade mineira gera novos esforços e tensões no volume imediatamente vizinho da mineração pelo que dá origem a rupturas confinadas à área de trabalhos mineiros. Mais ainda, a actividade mineira drena a água dos volumes rochosos (água que de outro modo lubrificaria as zonas mais fracas). Em consequência, a construção de túneis não promove nem acciona tremores de Terra nas zonas em que a tectónica regional é o factor chave na formação de tensões.

 

Os reservatórios de água aumentam a pressão de água em correspondência com a altura da coluna de água do reservatório. Uma condição-fronteira geralmente aceite é que a maior parte da crosta terrestre está em estado crítico auto-organizado (SOC self-organized critical state), o que a torna muito sensível a pequenas tensões ou perturbações de pesos e esforços.

 

Finalmente, importa notar que os tremores de Terra induzidos de dimensão notável (quer resultem de indução por actividade mineira e/ou de reservatórios de água) parecem ocorrer em situações de tensão “intermédia” ou “baixa”.

 

Tremores de Terra relacionados com Reservatórios de Gás e Petróleo

 

A Figura 1 sintetiza os resultados de uma revisão da actividade sísmica relacionada com a subsidência em campos de gás e petróleo.

 

. São relativamente raras, e poucos são os casos observados ou publicados, as subsidências significativas induzidas pela extracção de hidrocarbonetos.

 

. Grandes subsidências (excedendo 2 metros) têm sido observadas em relativamente poucos campos de hidrocarbonetos.

 

. Casos de sismicidade seguida de observação de deformações superficiais têm sido registados apenas raramente em campos de gás e petróleo.

 

. As propriedades mecânicas das rochas dos reservatórios são provavelmente importantes.

 

Figura 1 – Relação qualitativa entre subsidência e actividade sísmica. Os nomes em itálico referem-se a grandes Tremores de Terra onde, claramente, as tensões tiveram origem tectónica.

 

Primeiro, a Fig 1 demonstra que em muitos campos de gás e petróleo a subsidência não foi acompanhada por (significativa) actividade sísmica.

 

Da Fig 1 poder-se-á ainda inferir que em apenas poucos campos em regime de subsidência (Inglewood, Wilmington) podem os tremores de Terra ser caracterizados como grandes (na verdade, devastadores). No caso dos tremores referidos em itálico na Fig 1 não está disponível informação quanto a subsidências – e estes são também grandes tremores de Terra onde a formação de tensões tectónicas foi essencial. Para além disto, a proximidade a um reservatório é apenas indicativa de uma conexão causal entre o tremor de Terra e a exploração de hidrocarbonetos. Contudo, e embora não exista consenso quanto ao facto de estes tremores de Terra terem sido causados pela extracção de hidrocarbonetos, nós (NORSAR) acreditamos que, na verdade, há razões para assim o assumir.

 

 

 

Observatório Sismológico da Universidade de Brasília

 

 

http://www.unb.br/ig/sis/induzido.htm

 

 

Possível mecanismo para geração de sismos induzidos por reservatórios

 

 

A construção da barragem cria um novo lago, que irá alterar as condições estáticas das formações rochosas do ponto de vista mecânico (em virtude do próprio peso da massa de água), e do ponto de vista hidráulico (em consequência da infiltração do fluido na sub superfície, que causa pressões internas nas camadas rochosas profundas). A combinação das duas acções pode desencadear distúrbios tectónicos e, eventualmente, gerar sismos, caso as condições locais sejam propícias.

Mesmo que o peso da água, em reservatórios com mais de cem metros de profundidade, seja insuficiente para fracturar as rochas da base, a coluna de água exercerá uma pressão hidrostática, empurrando o líquido através dos poros das rochas e de fracturas preexistentes. Esse incremento de pressão pode levar meses ou mesmo anos, para avançar distâncias não muito longas, dependendo da permeabilidade do solo e das condições de fracturamento das rochas. No entanto, quando a pressão alcança zonas mais fracturadas, a água é forçada para dentro das rochas, alternando o esforço tectónico e facilitando o deslocamento de blocos falhados. Este processo é incrementado pela acção lubrificante da água, que reduz a fricção ao longo dos planos das fracturas e falhas. A água tem ainda o papel de agente químico: ao hidratar certas moléculas, ela enfraquece o material e favorece a formação de novas fissuras, que levam o líquido a penetrar ainda mais profundamente no interior do maciço rochoso.

 

 

A Sismicidade Induzida em Reservatórios (SIR) é, portanto, um fenómeno dinâmico resultante da interacção complexa das novas forças induzidas pelo lago, que passam a interferir sobre o regime de forças naturais previamente existentes. Não se sabe, ao certo, se o reservatório apenas antecipa a ocorrência de terramotos que viriam a ocorrer de qualquer maneira, ou se pode também alterar a magnitude dos sismos.
Como ele é também imprevisível, sugere-se, principalmente no caso da formação de extensos lagos, a implantação de uma rede sismográfica para monitorar a região, antes, durante e após o enchimento do reservatório.


Exemplos mundiais de SIR

Um dos casos mais espectaculares ocorreu na Índia, no ano de 1967, no reservatório de Koina, com 103 metros de altura, em região sismicamente estável e geologicamente muito antiga. O sismo atingiu magnitude 6.4 na escala Richter, provocou 177 mortos e 2.300 feridos, além de causar danos estruturais à barragem e outros estragos consideráveis em localidades vizinhas.
Na mesma década de 60, observaram-se ainda 3 outros casos de SIR, com magnitudes acima de 6.0, em áreas de barragens com altura superior a 100 metros: Xinfengkiang, 105 m, na China; Kariba, 128 m, na Africa; e Kremasta, 147

 

 

Figura 1 nota NORSAR

 

Efeito da pressão da água nos poros da rocha

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Sismicidade Induzida

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