Földrengés, felszíndeformáció és folyadékkitermelés

Mindez radarszemmel, a Copernicus program Sentinel-1 műholdjaival.

Augusztus 19-én és az azt követő napokban Békés vármegye területén, a Szarvas, Kondoros, Mezőberény és Gyomaendrőd települések körzetében több földrengés pattant ki, melyek nagysága elérte a 4.1 magnitúdót. Az utórengések száma száznál is több volt, ezek közül a nagyobbakat a lakosság is érzékelte. Még szeptember elején is regisztráltak itt újabb, kisebb rengéseket. Bár e földrengések energiája szerencsére nem összemérhető a nemzetközi híradásokban rendszeresen látott hatalmas – legutóbb, szeptember elején például Marokkóban pusztító, több ezer emberéletet követelő – rengésekével, és ezért számottevő károk sem keletkeztek, a békésiek nagyságát elérő földmozgások hazánkban nem számítanak mindennaposnak.

A közvéleményben és szakmai körökben is nagy visszhangot váltott ki augusztus végén a Portfólió portálon megjelent jegyzet, amely felvetette, hogy a rengések akár ok-okozati összefüggésben lehetnek az emberi tevékenységgel, nevezetesen a térségben folytatott szénhidrogén-bányászati és geotermikus célú vízkivételi munkálatokkal. A geológus és geofizikus szakemberek is többnyire arra a következtetésre jutottak, hogy a rengések hátterében természetes lemeztektonikai folyamatok állhatnak. Annál is inkább, mert az emberi tevékenység keltette rengések legfeljebb néhány km-es fészekmélysége jóval közelebb van a felszínhez, mint a Békésben tapasztalt mostani földrengések 10–20 kilométeres fészekmélysége. Ráadásul a gyanúba kevert ipari tevékenységek nem közvetlenül a földrengések által érintett területen, hanem attól lényegesen távolabb folynak.

Az európai Copernicus program Sentinel-1 radaros földmegfigyelő műholdjainak méréseit interferometrikus módszerrel feldolgozva megkísérelhetjük felmérni, hogy a földrengéses időszakban az érintett területen számottevően elmozdult-e a felszín, s ha igen, milyen mértékben. Erre az ad lehetőséget, hogy a radaros műholdak rendszeres időközönként – egy Sentinel-1 műhold esetében 12 naponta – újra és újra elrepülnek egy adott terület felett. A felszínre lebocsátott és a műhold irányába visszavert radarhullámok fázisa pedig mérhető módon megváltozik, ha a két időpont között a felszín a műhold irányában elmozdult. Ilyen módszerrel, a jelenség bekövetkezte előtt és után végzett Sentinel-1 mérések alapján korábban a Geo-Sentinel Kft. munkatársai is tanulmányozták egyes jelentős földrengések nyomán létrejött felszínmozgásokat, például 2020 végén Horvátország, 2023 elején pedig Törökörszág területén.

Hasonló elemzést végeztek most el a békési rengések által érintett területre is. Ehhez az augusztus 14. és 26. napokon észlelt felszálló, illetve 18. és 30. napokon észlelt leszálló irányú Sentinel-1A adatokat dolgozták fel. (Az előbbi esetben délről észak felé, az utóbbiban északról déli irányban halad el a műhold a terület felett.) A szeizmikus eseményeket átfogó időszakban jelentős felszínmozgás nem volt detektálható. A gyakorlatban ez azt jelenti, hogy a rengések epicentrumának közelében a légköri és ionoszférikus hatások kb. 1 cm-es jelénél nagyobb felszínváltozások nem voltak. A két műholdirány összehasonlítása azt is megmutatja, hogy ezek a nagy térbeli kiterjedésű jelek valóban nem köthetőek deformációhoz, mivel kiterjedésük és mintázatuk nem egyezik meg a két észlelési irányban. A felszíni elmozdulás tehát minden bizonnyal jelentősen kisebb, mint ezen légköri jelek nagysága.

(Kép: Copernicus Sentinel adatok 2023 / feldolgozás: Geo-Sentinel Kft.)

A Sentinel-1 mérések azonban nem csak a földrengéseket követő hirtelen felszínváltozások kimutatására alkalmasak. Az ún. állandó szórópontú műholdradar-interferometriás eljárással nem csupán két időpontban, de akár éveken át gyűjtött adatok felhasználásával a felszín hosszabb távú, folyamatos változásai is feltérképezhetők. A Geo-Sentinel Kft. épp ezzel a módszerrel készítette el nemrég Magyarország 2014 és 2021 közötti felszínmozgásainak térképét. Ez az adatbázis több mint 14 millió helyen, átlagosan 100 különböző időpontból származó, közel másfél milliárdnyi mozgásadatot tartalmaz, az elmozdulás idősorokból meghatározott sebességek átlagos pontossága 0,5 mm/év alatti.

A Magyarország felszínmozgástérképéhez készített, jellegzetes eseteket felvonultató kisatlaszból egy példát kiragadva, a szénhidrogén-kitermelésnek a felszínre gyakorolt hatását mutatjuk be alább. A Bács-Kiskun vármegyei Borotától északnyugatra egy viszonylag kis mező kitermelése folyik, ami lokális felszínmozgás-anomáliát okoz. A bányászat során a kőzetből kitermelt anyag a pórusnyomás csökkenését, a kőzetmátrix tömörödését, következésképp a felszín süllyedését okozza. A Borota melletti szénhidrogén-termeléssel összefüggésben 2016-tól gyorsuló ütemben süllyed a terület, amit az egyik termelő kútra vonatkozó elmozdulás idősor 1 cm/évet is meghaladó sebességgel jól reprezentál.

A Borota melletti szénhidrogén-kitermelés hatása a felszínre. (Kép: Copernicus Sentinel adatok 2014–2020 / forrás: Magyarország felszínmozgása 2014–2020, Geo-Sentinel Kft.)

Mint láthatjuk, a felszín alól folyadék – például kőolaj, víz – kitermelése okozhatja a felszín fokozatos süllyedését, vagy ellenkezőleg, a visszasajtolás vagy a kitermelés leállítása a felszín újbóli emelkedését. Mindez összetett, a kőzet tulajdonságaitól, a beavatkozás módjától és mértékétől is függő folyamat, amelynek felderítéséhez páratlan lehetőséget nyújtanak a műholdradar-interferometriás mérések. A Geo-Sentinel Kft. nemrég megkezdett, az Európai Űrügynökség (ESA) földmegfigyelési programja (FutureEO) támogatásával folyó munkája során épp a felszín alatti folyadékokkal kapcsolatos felszínváltoztató hatásokat vizsgálja, annak érdekében, hogy az érintett iparágak szereplői és a hatóságok számára hasznosítható információval szolgálhasson. (Forrás: Sentinel blog)

Kapcsolódó cikkek:
Mi mozog, hogy mozog?
Felszínváltozás a marokkói földrengés nyomán
A törökországi földrengések felszíndeformációja
Földrengés nyomán felszínváltozás Horvátországban