Para peneliti dari EPFL dan Ecole Normale Supérieure di Paris telah menemukan bahwa keberadaan cairan bertekanan di sekitar batuan dapat mengurangi intensitas gempa bumi yang dipicu oleh kegiatan bawah tanah oleh manusia seperti pembangkit listrik tenaga panas bumi.
Sekitar 100.000 gempa bumi tercatat di seluruh dunia setiap tahun, tetapi tidak semuanya terjadi secara alami. Beberapa gempa yang lemah dipicu oleh aktivitas manusia di bawah tanah – ini disebut sebagai kegempaan induksi.
Peneliti dari Laboratory of Experimental Rock Mechanics (LEMR) EPFL dan Ecole Normale Supérieure di Paris baru saja menyelesaikan studi tentang peran cairan dalam penyebaran gempa bumi yang diakibatkan oleh induksi dalam upaya untuk menguraikan mekanisme yang mendasari.
Temuan mereka termasuk penemuan yang sangat kontraintuitif bahwa air bertekanan tinggi di sekitar gempa cenderung membatasi – daripada meningkatkan – intensitasnya. Hasil dari penelitian ini telah dipublikasikan di Nature Communications.
Gempa bumi yang terinduksi dapat terjadi sebagai hasil dari berbagai kegiatan seperti penambangan, penambangan minyak dan gas, limbah beracun atau penyimpanan CO2, dan pembangunan terowongan dan bendungan.
Pembangkitan energi panas bumi adalah sumber potensial lain dari gempa bumi yang diinduksi – dan yang utama di Swiss. Menurut Layanan Seismologi Swiss, proyek panas bumi di dekat Basel telah menyebabkan gempa berkekuatan 3,4 pada tahun 2006, dan sebuah gempa di St. Gallen memicu trembler berkekuatan 3,5 pada tahun 2013.
Energi panas bumi diperoleh dengan memanfaatkan panas di bawah permukaan tanah. Air bertekanan tinggi dipompa dari kedalaman bumi antara 2 hingga 4 kilometer. Air tersebut kemudian diperoleh sebagai uap panas dan digunakan untuk menggerakkan turbin yang menghasilkan listrik. “Menyuntikkan air dapat mempengaruhi kesetimbangan air-batuan dan mengganggu retakan di dekatnya, sehingga memicu gempa bumi di daerah tersebut,” kata Marie Violay, yang menjalankan LEMR.
Gempa jenis ini adalah duri di sisi pendukung geothermal, catatan Mateo Acosta, penulis utama studi dari LEMR: “Gempa bumi ini mungkin memiliki intensitas rendah, tetapi mereka dapat menyebabkan kerusakan dan mempengaruhi opini publik – yang dapat menggagalkan proyek.”
Penyerapan panas
Acosta melakukan tes di mana ia berusaha untuk meniru kondisi gempa untuk mempelajari dampak dari berbagai tingkat tekanan air bawah tanah terhadap dinamika kesalahan. Fokus utamanya terutama pada propagasi gempa, yaitu ketika dua lempeng di patahan bergesekan satu sama lain, mengirim gelombang seismik ke daerah sekitarnya.
“Gesekan batuan menghasilkan sejumlah besar panas, yang selanjutnya memicu efek propagasi,” katanya. “Sebagian panas ini diserap oleh air di batuan sekitarnya, dan jumlah yang diserap sangat bergantung pada parameter termodinamika air. Apa yang kami pelajari dari percobaan kami adalah bahwa semakin dekat tekanan awal fluida yaitu tekanan kritis air, semakin lemah gempa yang akan terjadi.”
“Penelitian ini menunjukkan bahwa tekanan fluida awal dalam batuan sangat penting, terutama pada kedalaman yang umumnya dicapai oleh kegiatan panas bumi. Model panas bumi perlu memperhitungkan hal ini,” kata François-Xavier Passelescu, peneliti LEMR dan penulis kedua studi tersebut.
Laboratorium baru-baru ini memperoleh peralatan canggih yang dapat digunakan untuk mensimulasikan tekanan dan tingkat suhu pada kedalaman 10 hingga 15 kilometer di kerak bumi. Para peneliti berencana untuk menggunakan peralatan ini untuk lebih akurat mengukur dampak air tanah pada intensitas gempa.