Forskere har fått bakken til å riste i det sørlige Switzerland ved å utløse tusenvis av små jordskjelv i et kontrollert miljø, i håp om å få ny innsikt i seismisk aktivitet som kan bidra til å redusere risiko i fremtiden.
«Det var en suksess!» sa Domenico Giardini, en av prosjektets hovedforskere, mens han undersøkte en sprekk i fjellveggen inne i en smal tunnel dypt under Alpene.
Iført fluorescerende oransje arbeidsdress og hjelm skrudde geologiprofessoren ved ETH Zurich på hodelykten for å se nærmere.
«Vi hadde seismisk aktivitet», sa han entusiastisk, og forklarte at målet er «å forstå hva som skjer i dypet når jorden beveger seg».
Giardini sto inne i BedrettoLab, som er bygget inne i en 5,2 kilometer lang ventilasjonstunnel som leder til Furka-jernbanetunnelen.
Laboratoriet nås med spesialtilpassede elektriske kjøretøy som kjører langs betongplater over et gjørmete underlag, og Giardini beskriver stedet som ideelt for å skape og studere jordskjelv.
«Det er perfekt, fordi vi har halvannen kilometer med fjell over oss … og vi kan studere forkastningene på svært nært hold — hvordan de beveger seg, når de beveger seg, og vi kan få dem til å bevege seg selv», sa han.
Fremprovoserte tusenvis av små jordskjelv
Vanligvis plasserer forskere sensorer nær kjente forkastninger og venter på naturlige skjelv.
Ved BedrettoLab gjorde forskerne det motsatte: de fylte en forhåndsvalgt forkastning med sensorer og instrumenter før de forsøkte å fremprovosere bevegelser.
Under eksperimentet, kalt Fault Activation and Earthquake Rupture (FEAR-2), brukte titalls forskere fra hele Europa fire dager i slutten av april på å pumpe inn 750 kubikkmeter vann i borehull i tunnelveggene for å utløse et jordskjelv med styrke 1.
«Vi skaper ikke en ny forkastning. Vi gjør det bare lettere for den å bevege seg», forklarte Giardini.
Av sikkerhetshensyn var ingen mennesker inne i tunnelen under eksperimentet. Alt ble styrt eksternt fra ETH Zürichs laboratorium i Nord-Sveits.
Til slutt ble rundt 8 000 små seismiske hendelser utløst langs den målrettede forkastningen — men også overraskende nok langs andre forkastninger som går vinkelrett på hovedforkastningen.
Skjelvene målte mellom -5 og -0,14 på Richters skala.
«Vi nådde ikke målverdien vi hadde satt oss, men vi kom rett under», sa Giardini.
Han understreket at dette likevel var en stor suksess, og påpekte at selv om små kunstige jordskjelv tidligere har blitt skapt i laboratorier, har det «aldri skjedd i denne skalaen og aldri på dette dypet».
«Det har rett og slett aldri blitt forsøkt før.»
Sikkerhet og fremtidig forskning
Resultatene vil ifølge Giardini hjelpe forskerne med å finne de beste injeksjonsvinklene når de neste gang forsøker å nå styrke 1 ved BedrettoLab i juni.
Richters skala er logaritmisk, noe som betyr at hver økning på ett helt tall representerer ti ganger større målte vibrasjoner.
Selv skjelv under null på skalaen kan merkes. Giardini forklarte at en person som sto nær forkastningen under de kraftigste skjelvene på -0,14 ville ha opplevd en akselerasjon på «1,5 G», altså halvannen gang jordens normale gravitasjonsakselerasjon.
«De ville blitt kastet opp i luften med et stort hopp», sa han.
Likevel ble ingenting merket på overflaten, og Giardini understreket at forskerne ved å «smøre» en eksisterende forkastning bare tilfører «omtrent én prosent av den naturlige risikoen».
Eksperimentet var, ifølge ham, fullstendig «trygt».
Han understreket betydningen av forskningen:
«Hvis vi lærer hvordan man kan skape jordskjelv av en bestemt størrelse, lærer vi også hvordan man unngår å skape dem.»
Dette er særlig viktig i forbindelse med underjordisk aktivitet som tunneldriving og ressursutvinning, forklarte han, og viste blant annet til jordskjelv utløst av avløpsvann fra fracking-industrien i Texas.
Han nevnte også jordskjelvet i Pohang i South Korea i november 2017 med styrke 5,4, som ble utløst av vanninjeksjoner ved landets første eksperimentelle geotermiske kraftverk.
«Uten å være klar over det begynte de å pumpe inn vann og utløste seismisk aktivitet langs en stor forkastning, noe som førte til et svært alvorlig jordskjelv», sa Giardini.
«Vi sier ikke at vi ikke skal gå under bakken», understreket han.
«Vi må lære hvordan vi kan gjøre det på en tryggere måte.»
