نقشهٔ جدید فشار نشان می‌دهد که زمین در آستانهٔ ترک خوردن است
نقشهٔ جدید جهان نمایش می‌دهد که پوستهٔ زمین چقدر تحت فشار است و در کجا به نزدیک‌ترین حد شکست می‌رسد. این انتشار شامل 100,842 ورودی فشار است که نسبت به سال 2016 بیش از دو برابر شده است.
پروژه توسط مرکز علوم زمین GFZ هلمولتز با مشارکت دانشگاه کوئینزلند اجرا می‌شود. این نقشه در انتخاب‌های علمی مرتبط با زلزله و حفاری ایمن‌تر در بخش‌های مختلف راهنمایی می‌کند.
چرا نقشه‌های فشار مهم هستند
این کار توسط الیور هیدباخ، ژئوفیزیک‌دان، در مرکز علوم زمین GFZ هلمولتز رهبری شد. پژوهش‌های او بر فشار پوسته‌ای و خطرات زلزله متمرکز است.
درک فشار تکتونیکی، نیروهای فشار و کششی داخل پوسته، به توضیح این موضوع کمک می‌کند که چرا گسل‌ها تحت بار فشار قرار می‌گیرند و شکست می‌خورند. همچنین نشان می‌دهد که چگونه تغییرات کوچک می‌توانند به زلزله‌های مخرب تبدیل شوند.
این دانش به توسعه انرژی زمین‌گرمایی، ذخیره‌سازی کربن و جداسازی عمیق زباله‌ها کمک می‌کند. تصمیمات طراحی بستگی به موقعیت تونل‌ها و چاه‌ها نسبت به فشار غالب دارند.
این همچنین پایه‌ای برای مدل‌های ژئومکانیکی فراهم می‌کند که تغییرات ممکن در طول عملیات را آزمایش می‌کنند. با ورودی‌های دقیق‌تر، پیش‌بینی‌ها شفاف‌تر می‌شوند و تصمیمات ایمن‌تری اتخاذ می‌گردند.
نقشهٔ جدید فشار چه مواردی را نشان می‌دهد
پایگاه داده جهت‌گیری حداکثر فشار افقی (SHmax)، یعنی جهت جانبی که بیشترین فشار را روی سنگ‌ها وارد می‌کند، را ثبت می‌کند. این داده‌ها اندازه‌گیری‌های حاصل از چاه‌کوبی، رخدادهای لرزه‌ای و آزمون‌های میدانی را ترکیب کرده و تصویر جهانی یکپارچه‌ای ارائه می‌دهند.
در نقشه جهانی، رنگ قرمز نشانگر گسل عادی، رنگ سبز نشانگر گسل کششی و رنگ آبی نشانگر گسل فشاری است. این رنگ‌ها بیانگر این هستند که کدام فشار اصلی در هر مکان مسلط است.
تیم تقریباً ۳۰۰۰ چاه‌کوبی عمیق اضافه کرد و فهرست یکپارچه‌ای از مکانیزم‌های منبع زلزله را به‌کار گرفت. این اقدامات سیگنال را در مناطقی که پیش از این خالی به‌نظر می‌آمد، شفاف‌تر کرد.
یک طرح کیفیت بازنگری‌شده، قوی‌ترین اندازه‌گیری‌ها را علامت‌گذاری و داده‌های نامطمئن را پیگیری می‌کند. کلاس جدید X برای شاخص‌های نادر یا ناقص اختصاص یافته است تا کاربران بتوانند به‌طور هوشمندانه فیلتر کنند.
شگفتی حوضهٔ بوین
در شرق استرالیا، شبکهٔ متراکم چاه‌کوبی معادن، چرخش شدیدی در جهت SHmax به‌طوری که بیش از ۵۰ درجه در حدود ۶۲ مایل نشان می‌دهد. این الگو از یک مقالهٔ با وضوح بالا استخراج شده است.
پروفسور هیدباخ گفت داده‌ها ایدهٔ دیرینه‌ای را تأیید می‌کنند مبنی بر این‌که تغییرات جانبی در خواص سنگ و اختلاف‌های چگالی می‌توانند باعث تغییرات قابل‌توجه در جهت‌گیری فشار در فواصل کوتاه شوند، و این فرضیهٔ قدیمی را به آزمایشی قابل‌اندازه‌گیری تبدیل می‌کند.
ژئولوژی محلی می‌تواند نیروهای دوردست را در حوضه‌های پیچیده منحرف کند. این مسأله به توضیح این‌که چرا حرکت در مقیاس قاره‌ای همیشه با فشار محلی هماهنگ نیست، کمک می‌کند.
نتیجهٔ عملی ساده است: مسیرهای حفاری ایمن‌تر می‌توانند فقط با فاصله‌ای چند مایلی، در جهت‌های متفاوتی قرار گیرند.
حفاری ایمن‌تر و ذخیره‌سازی
پژوهشگران اشاره کردند که زلزله‌ها همواره صرفاً پدیده‌های طبیعی نیستند و فعالیت‌های انسانی همچون حفاری یا تزریق سیال می‌توانند گاهی آنها را تحریک کنند؛ این هشدار توسط دهه‌ها شواهد میدانی در حوضه‌های فعال پشتیبانی می‌شود.
سازمان USGS توضیح می‌دهد که تزریق سیال چگونه می‌تواند فشار منافذ را افزایش داده و گسل‌ها را فعال کند. مدیریت ریسک با نقشه‌برداری از میدان فشار پیش از حفاری هر چاه آغاز می‌شود.
در عمق مخزن، جهت‌گیری گالری بر پایداری بلندمدت تأثیر دارد. راهروهایی که عمود بر SHmax قرار می‌گیرند، نسبت به راهروهای موازی با آن، مقاومت به کنده شدن (spalling) بهتری نشان می‌دهند.
اپراتورها از داده‌های فشار برای انتخاب طراحی سنگل و وزن گل استفاده می‌کنند. این انتخاب‌ها باعث کاهش شکست سنگل (breakout)، گیر کردن لوله و مسیرهای جانبی پر هزینه می‌شوند.
چگونه دانشمندان سنگ‌ها را می‌خوانند
تحلیل‌گران به دنبال شکست‌سازهای چاه (borehole breakout) می‌گردند؛ این تکه‌های کشیده که دیوار چاه در اثر شکست ایجاد می‌شود، برای تشخیص جهت فشار به کار می‌روند. این ویژگی‌ها زمانی شکل می‌گیرند که استحکام سنگ در اطراف سوراخ تجاوز شود.
مهندسان لاگ‌های تصویری را با داده‌های کالایپر ترکیب می‌کنند تا شکست‌سازها و ترک‌های ناشی از حفاری را ثبت کنند. از این الگوها جهت SHmax و رژیم فشار محلی استخراج می‌شود.
زلزله‌شناسان داده‌های منبع زلزله را معکوس می‌کنند تا خلأهای عمیق را پر کنند. به‌همراه دیگر روش‌ها، این تکنیک‌ها تصویری منسجم و قابل آزمایش از توزیع فشار ارائه می‌دهند.
داده‌های باز قابل استفاده
این نقشه و داده‌های آن به‌صورت رایگان برای تحقیق و صنعت در دسترس هستند. هر کسی می‌تواند تنها با چند کلیک، یک نقشهٔ سفارشی فشار با CASMO ایجاد کند.
فایل لایه‌ای جهانی به کاربران امکان می‌دهد شاخص‌ها، رژیم‌ها و سطوح کیفیت را فعال یا غیرفعال کنند. این انعطاف‌پذیری بررسی وابستگی نتایج به ورودی‌ها را آسان‌تر می‌سازد.
پشت صحنه، سکوی پایگاه‌دادهٔ جدید به‌روزرسانی‌های آینده را سریع‌تر می‌کند و درهای انتشار سالانه را می‌گشاید. این سکوی همچنین فهرست جهانی مکانیزم‌های منبع زلزله را یکپارچه می‌سازد تا پوشش یکنواخت‌تری داشته باشد.
از داده‌ها تا تصمیم‌گیری
نقشه‌های فشار در مدل‌های مخزن و خطر که شکست سنگ را برآورد می‌کنند، وارد می‌شوند. با ورودی‌های دقیق‌تر، برنامه‌ریزان می‌توانند مسیرهای چاه، جهت‌گیری پد و برنامه‌های تزریق را هدف‌گذاری کنند.
الگوهای واضح‌تر فشار، سناریوهای خطر برای مناطق شهری و سدها را نیز بهبود می‌بخشند. برنامه‌ریزان اضطراری می‌توانند آزمون کنند که چگونه یک توالی ممکن است در صورت رهایش گسل‌های کوچک پیشروی کند.
این به‌روزرسانی نشان می‌دهد که به جای انتشارهای بزرگ و نادر، به تجدیدهای روتین متمایل می‌شویم. این ریتم به این معناست که داده‌های محلی می‌توانند در حین فعال بودن پروژه‌ها به نقشه افزوده شوند.
یک قالب مشترک اکنون متادیتاهایی را که پیش از این در فایل‌های جداگانه ذخیره می‌شدند، جمع‌آوری می‌کند. این تغییر زمان از جمع‌آوری داده تا استفاده عملی را کاهش می‌دهد.
درس‌های نقشهٔ جدید فشار
منتظر افزایش تعداد ارشیوها باشید چون تصویربرداری چاه‌کوبی به حوضه‌های جدید گسترش می‌یابد. با افزایش تراکم داده‌ها، ناهماهنگی‌های منطقه‌ای راحت‌تر می‌توانند نسبت به ژئولوژی تست شوند.
ارسال‌های جمع‌آوری‌شده از سوی صنایع و سازمان‌ها می‌تواند این پیشرفت را تسریع کند. یک استاندارد مشترک علم را قابل بازتولید نگه می‌دارد در حالی که جزئیات سایت را محافظت می‌کند.
داده‌های جدید مربوط به مقیاس فشار و فشار منافذ در حال حاضر در حال توسعه هستند. این مجموعه داده‌ها به همراه SHmax، تصویر کامل‌تری از نحوه شکست سنگ‌ها ارائه می‌دهند.
منبع تصویر: پروژه نقشهٔ جهانی فشار.