Une nouvelle étude menée par des chercheurs de l’Université de Stanford a révélé que l’un des tremblements de terre les plus puissants jamais enregistrés en Alberta, au Canada, a probablement été causé par l’activité pétrolière et gazière.
Le 30 novembre 2022, un tremblement de terre de magnitude 5,6 a secoué la région éloignée de Peace River, dans le nord-ouest de l’Alberta, une partie de la région des sables bitumineux du Canada. Bien que les gens aient ressenti des tremblements à plus de 400 milles, les résidents et les entreprises n’ont signalé ni blessures ni dommages.
Régulateurs de l’énergie pour la région décrit le tremblement de terre comme un événement tectonique naturel. Une nouvelle analyse rigoureuse menée par des géophysiciens de Stanford suggère cependant que l’activité de l’industrie pétrolière, en particulier l’évacuation des eaux usées en profondeur, a très probablement déclenché la secousse. Trois tremblements de terre légèrement plus petits ont de nouveau frappé la même zone le 16 mars, à moins d’un mile du grand séisme de l’année dernière.
Les chercheurs établissent depuis longtemps un lien entre les tremblements de terre et la fracturation hydraulique et l’évacuation des eaux usées dans d’autres parties de l’Alberta et de la Colombie-Britannique, des provinces qui chevauchent les montagnes Rocheuses canadiennes. La nouvelle étude, publiée le 23 mars dans Lettres de recherche géophysiqueest le premier à établir un lien entre un tremblement de terre d’une telle ampleur et des activités humaines aussi éloignées de la chaîne de montagnes, dans une région où l’industrie se concentre sur l’exploitation des sables bitumineux plutôt que sur la fracturation pour le gaz naturel.
Les résultats ont des implications sur la sécurité des opérations en cours et futures liées à l’énergie, telles que le stockage souterrain de dioxyde de carbone pour aider à atténuer le changement climatique.
« Des tremblements de terre d’une ampleur similaire à l’événement de Peace River pourraient être dommageables, voire mortels, s’ils se produisaient dans des zones plus peuplées », a déclaré l’auteur principal de l’étude, Ryan Schultz, qui a récemment terminé son doctorat. en géophysique à la Stanford Doerr School of Sustainability. « Il est important que nous comprenions les mécanismes impliqués et comment éviter d’induire davantage de ces événements. »
« Le tremblement de terre de Peace River a attiré notre attention car il s’est produit dans un endroit inhabituel », a déclaré le co-auteur William Ellsworth, professeur de recherche en géophysique et codirecteur du Stanford Center for Induced and Triggered Seismicity. « Plusieurs lignes de preuves irréfutables indiquent que ce tremblement de terre a été provoqué par l’homme. »
Trouver le coupable
Au cours des dernières décennies, les scientifiques ont documenté des centaines de tremblements de terre induits par les opérations pétrolières et gazières dans le monde entier, en particulier aux États-Unis. Pour évaluer les origines du tremblement de terre de Peace River, l’équipe de Stanford et ses collègues ont utilisé une approche éprouvée qui tient compte des détails et du contexte des événements sismiques, y compris l’emplacement, la profondeur, le moment, l’histoire régionale des tremblements de terre de fond et les enregistrements de l’activité industrielle.
Les opérations dans la région de Peace River se concentrent sur l’extraction d’une forme de pétrole épaisse, noire et collante connue sous le nom de bitume. Pour mobiliser la substance semblable au goudron pour faciliter le pompage à la surface, les travailleurs injectent d’énormes quantités d’eau chaude ou de solvants sous terre, où elle peut se mélanger avec des métaux lourds, des hydrocarbures et des produits chimiques nocifs. La façon la plus économique de se débarrasser de ces eaux usées est de les réinjecter sous terre. Depuis le début des opérations de récupération du bitume dans la zone d’étude de Peace River dans les années 1980, environ 40 000 piscines olympiques (100 millions de mètres cubes) d’eaux usées ont été injectées sous terre.
Les chercheurs ont comparé les informations accessibles au public sur les activités d’évacuation des eaux usées à Peace River avec la déformation du sol mesurée par les satellites et les moniteurs sismiques régionaux. « Le gouvernement de l’Alberta mérite des félicitations pour sa transparence en fournissant un accès public aux données de production et d’élimination », a déclaré Ellsworth. Dans l’ensemble, les résultats ont lié des tremblements de terre fréquents et mineurs à l’évacuation des eaux usées issues de la récupération du bitume remontant à près d’une décennie, impliquant également fortement le grand tremblement de novembre 2022.
Un élément de preuve clé est venu des observations par satellite, qui ont montré un soulèvement spectaculaire de 3,4 centimètres dans le sol au moment du tremblement de terre de novembre. Ce changement d’élévation s’est avéré cohérent avec le mouvement sismique le long d’une ligne de faille jusque-là non documentée – une fracture entre des blocs géants de roche profondément souterrains où se produisent la plupart des tremblements de terre. Selon l’étude, le volume élevé d’eaux usées évacuées avait augmenté la pression de l’eau sur la faille, l’avait affaiblie et l’avait rendue sujette au glissement.
Risque de tremblement de terre futur
Le tremblement de terre de Peace River en 2022 est « un récit édifiant », a déclaré Schultz, pour une région où le gouvernement et l’industrie visent à accroître la production d’hydrogène ainsi que la capture et le stockage du carbone dans les années à venir tout en poursuivant l’élimination des eaux usées des sables bitumineux.
Une approche proposée pour produire de l’hydrogène consiste à diviser le gaz naturel en hydrogène et en dioxyde de carbone, puis à capturer le CO2 et à le comprimer dans un fluide supercritique pour un stockage à long terme. « Le passage à l’hydrogène ‘bleu’ nécessitera l’élimination par injection de volumes sans précédent de dioxyde de carbone supercritique », a déclaré Schultz. Comme les eaux usées issues de la production de bitume, l’injection souterraine de dioxyde de carbone pourrait déclencher une sismicité.
Les chercheurs de Stanford espèrent que l’expansion de la surveillance sismique dans les sites actifs de récupération de pétrole, à Peace River et ailleurs, aidera les scientifiques à mieux comprendre quand et comment l’activité humaine conduit à des tremblements de terre. Ellsworth a déclaré: « Il est d’une importance vitale que nous comprenions tous les aspects de la sismicité induite, des mécanismes physiques de base à la gestion des risques. »
Plus d’information:
Ryan Schultz et al, Disposal From In Situ Bitumen Recovery Induced the ML 5.6 Peace River Earthquake, Lettres de recherche géophysique (2023). DOI : 10.1029/2023GL102940