Nach der Analyse von Erdbebendaten aus sieben Jahren aus dem Midland Basin hat ein Wissenschaftlerteam der University of Texas in Austin herausgefunden, dass sich die seismische Aktivität wahrscheinlich nach Nordosten in Richtung der Gemeinde Big Spring bewegt.
Obwohl sich die meisten früheren Beben in der südwestlichen Region in der Nähe von Odessa und Midland ereigneten, haben die Forscher einen seismischen Trend identifiziert, der sich entlang einer neu identifizierten und ausgedehnten seismischen Verwerfungszone bewegt, die sich in Richtung des nordöstlichen Randes des Beckens erstreckt.
„Die Verwerfungszone wurde aktiviert und kann zusätzliche Erdbeben auslösen, die für Menschen spürbar sind, insbesondere weil sie so nah an Großstädten entlang der Interstate 20 liegt“, sagte Dino Huang, wissenschaftlicher Mitarbeiter an der Jackson School of Geowissenschaften, die die Forschung leiteten.
Die Ergebnisse waren veröffentlicht im Tagebuch Seismologische Forschungsbriefe.
Die Studie basiert auf Daten, die von TexNet gesammelt wurden, einem landesweiten seismischen Überwachungsnetzwerk, das vom Bureau of Economic Geology, einer Forschungseinheit der Jackson School, betrieben wird. Von Januar 2017 bis November 2023 verzeichnete TexNet 1.305 Erdbeben in der Region, die überwiegende Mehrheit davon war sehr klein und verursachte keinen Schaden.
Die TexNet-Seismometer erkennen Erdbeben, indem sie die durch seismische Aktivität verursachte Bodenbewegung aufzeichnen. Die Forscher verwendeten diese Daten, um die Tiefe, Lage und Ausrichtung geologischer Verwerfungen – große Risse unter der Erde, in denen Erdbeben auftreten können – mithilfe einer Technik zu bestimmen, die als passive seismische Analyse bezeichnet wird. Im Gegensatz zur aktiven seismischen Analyse ist bei dieser Technik nicht das manuelle Abfeuern einer seismischen Energiequelle, beispielsweise einer Luftpistole, erforderlich, um die unterirdischen Verwerfungsstrukturen zu erkunden.
Die Analyse ermöglichte es den Forschern, zuvor nicht kartierte Teile des Midland Basin-Verwerfungssystems zusammenzusetzen. Zu den Hauptmerkmalen gehört etwas, das wie eine Rissstruktur aussieht, die sich über die Mitte des Beckens im tiefen Grundgestein erstreckt und sich mit der Zeit langsam erweitert. Diese Grabenstruktur ist auf beiden Seiten von einem komplexen Netzwerk kleinerer Verwerfungen umgeben.
Innerhalb dieses Verwerfungssystems identifizierten die Forscher 15 verschiedene erdbebenerzeugende Zonen – Orte, an denen bereits Erdbeben aufgetreten sind und die auf gemeinsame Spannungsquellen im Untergrund zurückzuführen sind. Anschließend kombinierten die Forscher die Daten zur Erdbebenhäufigkeit und -stärke aus allen Zonen, um das zukünftige seismische Potenzial des gesamten Midland Basin zu bestimmen – also das Potenzial für zukünftige Erdbeben.
Mithilfe einer statistischen Analyse der TexNet-Daten stellten die Forscher fest, dass die Seismizität des Beckens seit 2018 zugenommen hat. Obwohl dieses Potenzial darauf hindeutet, dass im Becken im Vergleich zum Erdbebenrisiko vor 2018 eine höhere Wahrscheinlichkeit zukünftiger Erdbeben besteht, bietet es keinen Einblick in die künftige Erdbebenhäufigkeit. Ausmaß oder wann sie zuschlagen könnten. Aufgrund der jüngsten seismischen Aktivität haben die Forscher jedoch eine Vorstellung davon, welche Zonen in Zukunft anfälliger für Erdbeben sein werden.
Das Team geht davon aus, dass ein Beben der Stärke 5,2, das Range Hill im Jahr 2022 erschütterte, das in Zone 6 und nordwestlich der Stadt Midland liegt, zu zusätzlicher Belastung des Verwerfungssystems führte, das sich auf dem gleichen Weg nach Nordosten ausgebreitet hat wie die von ihnen entdeckte Riftstruktur Passive seismische Analyse. Die Wissenschaftler gehen davon aus, dass es in den Zonen 6 bis 8 nordwestlich der Städte Big Spring und Stanton zu weiteren Beben kommen wird, während sich die Belastung durch das Verwerfungssystem ausbreitet.
Als Beweis für ihre Hypothese verweisen die Forscher auf zwei aktuelle Erdbeben in Zone 8 – ein Erdbeben der Stärke 3,7 und ein Erdbeben der Stärke 3,8 im März und November 2023.
Das Midland Basin ist einer der wichtigsten Knotenpunkte für die Öl- und Gasförderung in Texas. Im Laufe der Zeit hat die Injektion von Abwasser aus diesen Betrieben in den Untergrund zu Spannungen entlang von Verwerfungen geführt, die Erdbeben ausgelöst haben. Den Forschern zufolge helfen ihnen die Daten von TexNet, den Stresszustand des Verwerfungssystems zu verstehen und die damit verbundene induzierte Seismizität abzuschwächen. Außerdem kann die Kenntnis der Regionen, in denen Erdbeben häufiger auftreten, den Betreibern dabei helfen, Anpassungen an den Abwassereinspritzvorgängen vorzunehmen, um die Belastung gering und das Becken produktiv zu halten.
TexNet-Manager und Forschungsprofessor Alexandros Savvaidis und Forschungsassistent Professor Yangkang Chen sind Co-Autoren der Studie.
Mehr Informationen:
Guo-chin Dino Huang et al., Komplexe seismotektonische Eigenschaften im Midland Basin von Texas: Eingeschränkt durch Seismizität und Erdbebenquellenmechanismen, Seismologische Forschungsbriefe (2024). DOI: 10.1785/0220230269