Veroorzaakte fracking voor geothermie aardbeving Zuid-Korea?

Het is aannemelijk dat winning van geothermische energie mede oorzaak is van de grootste aardbeving die Zuid-Korea de afgelopen eeuw meemaakte. Dat stellen geologen van de Korea Universiteit en van Duitse en Zwitserse onderzoeksinstellingen onafhankelijk van elkaar.

De zogeheten Pohang-aardbeving in Zuid-Korea in november 2017 had een kracht van 5,5 op de schaal van Richter en was daarmee de zwaarste van de afgelopen eeuw. Er raakten zo’n negentig mensen gewond en er was aanzienlijke materiële schade, van zo’n 43 miljoen euro.

Epicentrum vlakbij winput

Het epicentrum van de beving lag vlakbij de plek waar geothermische energie wordt gewonnen. Dat gebeurt door onder grote druk water te injecteren op 4 km diepte. Dit zogenoemde fracken zorgt ervoor dat het water op die diepte gemakkelijker door het gesteente kan stromen en zo de begeerde warmte kan aanvoeren.

De nabijheid van het epicentrum en de geothermische put leidde in het publieke debat al snel tot vragen of beide soms met elkaar hebben te maken. Er loopt momenteel een officieel onderzoek door de Zuid-Koreaanse overheid; los daarvan publiceerden geologen uit Zuid-Korea en geologen uit Europa hun eigen bevindingen over de relatie tussen aardbevingen en de winning van aardwarmte. Die werden de afgelopen dagen gepubliceerd in het tijdschrift Science.

De conclusie van beide onderzoeksgroepen is min of meer gelijkluidend: het is zeer waarschijnlijk dat de aardbeving is veroorzaakt door de injectie van het water. Daar zijn verschillende aanwijzingen voor.

Aarde tot rust

In het verre verleden kende het Koreaanse schiereiland tal van aardbevingen tot een sterkte van 7 op de schaal van Richter. Maar sinds het begin van de vorige eeuw leek de aarde tot rust gekomen. Dat er nu toch een aardbeving optreedt, maakt menselijke invloed waarschijnlijk. De tegenwerping zou kunnen zijn dat er aan die periode van natuurlijke rust een einde is gekomen, ook omdat er een jaar eerder, verderop langs dezelfde breuklijn, de zogeheten Gyeonju-aardbeving heeft plaatsgevonden, zij het minder sterk. Het kan zijn dat die aardschok een rol heeft gespeeld bij de grote van vorig jaar.

Bevingen op gang na waterinjectie

Het belangrijkste argument dat de onderzoekers aanvoeren is dat het epicentrum van de beving op een diepte van 4 tot 5 km lag, precies de diepte waar ook de waterinjectie gebeurt, terwijl natuurlijke bevingen het epicentrum gewoonlijk op een diepte van 12 tot 15 km hebben.
 

Daarnaast is van belang dat voorafgaand aan het injecteren van water begin 2016 in de omgeving nauwelijks seismische activiteit werd waargenomen, terwijl er daarna zo’n 150 bevingen werden geregistreerd, waarvan het merendeel relatief klein. In april vorig jaar was er een van 3,1 op de schaal van Richter gevolgd door de grote van afgelopen november.

Ook het tijdsverloop is opvallend. De waterinjecties gebeurden in vier fasen, en werden steevast binnen enkele dagen gevolgd door een korte periode van seismische activiteit. Verder wijst het patroon van hoofd- en naschokken volgens de onderzoekers op een niet-natuurlijke oorzaak.

Hoeveelheid water

Wat het idee van een door waterinjectie veroorzaakte aardbeving tegenspreekt, is dat er volgens bestaande theoretische modellen vier keer zo veel water geïnjecteerd had moeten zijn dan de huidige 12.800 m³ om een beving met een sterkte van 5,5 op de schaal van Richter te kunnen veroorzaken. Volgens de Koreaanse onderzoekers zijn er omstandigheden waar dat theoretische model niet langer opgaat: de injectie van het water gebeurde direct in de breukzone.

Er is geen absolute zekerheid dat de winning van aardwarmte de bevingen heeft veroorzaakt, vandaar de woorden ‘aannemelijk’ en ‘waarschijnlijk’ als slag om de arm in de formulering van de onderzoekers

Zwitserland

Het is overigens niet de eerste keer dat er een verband wordt gelegd tussen fracken en het veroorzaken van aardbevingen. Eerder gebeurde dat bijvoorbeeld twee keer in Zwitserland: in Basel in 2006 (3,4) op een diepte van 4 tot 5 km en in Sankt Gallen (3,5) in 2013. De universiteit ETH Zürich onderzocht die bevingen, en was nu ook betrokken bij een van de Korea-studies.

Een en ander was ook een van de belangrijkste redenen voor het Staatstoezicht op de Mijnen om te waarschuwen voor het winnen van aardwarmte nabij breuklijnen (lees ‘Aardwarmte heeft veiligheidsrisico’s’). Mede daarom werd een aardwarmteproject in de gemeente Groningen afgelast.
 

Openingsfoto: een boorput van de Zuid-Koreaanse geothermische installatie.