Под сухой землей — скрытая угроза: ученые нашли разлом в южноафриканском Кару

По размерам сравнимый с Техасом, бассейн Кару в центрально-западной части Южной Африки отличается жестокой засушливостью, крайне низкой плотностью населения и известен в том числе своими потенциально «огромными» залежами углеводородов.

Южная Африка, которая потребляет больше энергии, чем любая другая страна Африки к югу от Сахары, проявляет растущий интерес к коммерческому гидроразрыву пласта (фрекингу) для добычи сланцевого газа и нефти на просторах Кару. В конце 2025 года страна сделала шаг к снятию 13-летнего запрета на разведку сланцевого газа в этом районе.

Однако недавнее исследование Кейптаунского университета, опубликованное в журнале Seismological Research Letters, предупреждает: Кару может быть не таким сейсмически спокойным, как кажется. Это означает, что попытки фрекинга могут вызвать землетрясения в регионе.

Рой землетрясений

Исследователи наблюдали 66 землетрясений в этом кластере в период с 2007 по 2022 год магнитудой от 0,7 до 4,8.

Ученые изучили так называемый внезапный рой землетрясений, произошедший в кластере Леу-Гамка — районе Кару, который ранее считался сейсмически стабильным. Они зафиксировали 66 подземных толчков магнитудой от 0,7 до 4,8.

«По отдельности эти землетрясения очень слабые», — сказал Аластер Слоан, тектонист и геолог-структуралист из Кейптаунского университета.

Используя томографию шумов окружающей среды, данные предыдущих геофизических съемок и информацию о местоположении прошлых землетрясений, исследователи обнаружили под регионом критически нагруженный разлом. По-видимому, он простирается не менее чем на 30 километров примерно с запада-северо-запада на восток-северо-восток.

Если говорить о Южной Африке в целом, есть и другие места, где происходили «довольно крупные» землетрясения со схожей ориентацией, отметил Слоан. Он привел в пример серию сильных землетрясений начала XX века в месте под названием Коффифонтейн (к северу от района исследования) и разрушительное землетрясение 1969 года в Тулбаге (к западу от района исследования).

Оба этих землетрясения произошли в регионах, геологически похожих на Кару, хотя и за пределами территории, рассматриваемой для разведки сланцевого газа, пояснил Слоан.

Риски фрекинга?

В других частях света, например в американской Оклахоме, процессы, связанные с добычей нефти и газа, привели к «индуцированным землетрясениям». Большинство из них были вызваны закачкой сточных вод, связанной с нефтедобычей, а не непосредственно фрекингом.

Исследователи не уверены, может ли закачка промышленной жидкости в Кару (как это происходит при фрекинге сланцевого газа) спровоцировать значительную сейсмическую активность на существующих в регионе разломах.

«Некоторые места, где ведется разработка сланцевого газа, не испытывают сильной сейсмичности, и существует перечень условий, которые должны присутствовать, чтобы эта сейсмичность стала поводом для особого беспокойства», — говорит Слоан.

Например, если разломы находятся только внутри кристаллического фундамента и, следовательно, отделены от осадочных слоев, где происходит фрекинг, то маловероятно, что они будут реактивированы — у жидкости просто нет способа добраться до самой зоны разлома. Другой фактор, добавил Слоан, заключается в том, что для возникновения значительных землетрясений в районе фрекинга необходимо присутствие крупных разломов, уже находящихся в критически напряженном состоянии.

Новое исследование показало, что оба этих условия в Кару могут быть выполнены: микросейсмичность действительно простирается до глубин, на которых залегают углеродистые сланцы. И эта микросейсмичность происходит на достаточно протяженной структуре с ориентацией, аналогичной более крупным землетрясениям, которые уже случались в регионе.

Однако Слоан подчеркивает: это не повод для немедленной паники.

«Я не хочу быть слишком тревожным; размер структуры, выявленной микросейсмичностью, не огромен, и у нас нет оснований ожидать землетрясения намного сильнее разрушительных исторических землетрясений, которые мы уже видели в этом регионе, — сказал он. — В глобальном масштабе крупные землетрясения, вызванные именно фрекингом (а не связанной с ним глубокой закачкой сточных вод), встречаются очень редко, но исследование показывает, что необходимые предпосылки здесь присутствуют. Поэтому эту возможность необходимо учитывать и внимательно отслеживать».

Не уникально

Раймонд Дюррайм, геофизик и руководитель южноафриканской научной кафедры по сейсмологии разведки, землетрясений и горных работ в Университете Витватерсранда, который также рецензировал докторскую диссертацию, на основе которой написано новое исследование, заявил, что ни один район не является идеально сейсмически спокойным.

«Мы знаем, как работает сейсмичность во всей этой области юга Африки: здесь случаются рои землетрясений, — сказал он. — Они длятся годами или даже десятилетиями, а затем затухают. Это не уникальное явление».

Тем не менее, это исследование «полезно», добавил Дюррайм, особенно в свете возможной разработки сланцевого газа в Кару. «Очень важно понимать это, потому что мы знаем: когда вы закачиваете жидкость под высоким давлением, всегда есть риск спровоцировать землетрясение», — отметил он, приведя в пример случаи, когда закачка жидкости вызывала землетрясения в таких местах, как Канада. «Это всегда риск».

Чтобы снизить риски, Слоан предложил создать гораздо более плотную сеть сейсмометров в этом регионе Южной Африки.

Получается парадоксальная ситуация: страна, отчаянно нуждающаяся в энергии, оказывается перед экзистенциальным выбором.

С одной стороны, по данным Агентства по энергетической информации США, технически извлекаемые ресурсы сланцевого газа в Южной Африке оцениваются примерно в 390 триллионов кубических футов. Это колоссальный объем, который мог бы не только полностью обеспечить энергонезависимость страны, но и превратить ее в экспортера энергоносителей. В условиях постоянных отключений электроэнергии (нагрузочных отключений или «лоад-шединга»), которые годами душат экономику ЮАР, сланцевый газ выглядит как манна небесная.

С другой стороны — открытие группы Слоана добавляет весомый аргумент противникам фрекинга. Экологи и местные фермеры, которые и так боролись за сохранение 13-летнего моратория, получают в руки новое оружие: риск землетрясений. Причем, как показал пример Оклахомы, эти землетрясения могут не прекращаться даже после остановки закачки жидкости. Сейсмическая инерция может растянуться на годы.

Что же касается самого разлома, обнаруженного в районе Леу-Гамка, ученые намерены провести дополнительные исследования. Ключевой вопрос: является ли этот разлом «спящим гигантом» или все же его потенциал ограничен? Текущие данные о магнитуде 4,8 не выглядят катастрофическими — землетрясения такой силы ощутимы, но редко приводят к разрушениям зданий. Однако вопрос в том, сможет ли нагнетаемая жидкость «смазать» разлом, снизив трение, что приведет к сдвигу плит и толчку большей магнитуды.

«Мы находимся на перепутье, — комментирует ситуацию независимый энергетический эксперт Йоханнесбурга. — С одной стороны — энергетический голод и потенциальное экономическое чудо. С другой — угроза хрупкой экосистеме Кару и безопасность людей. Исследование Кейптаунского университета как раз и показывает, что просто так, спустя рукава, начинать бурение нельзя. Нужна сеть мониторинга, нужны строгие правила и буферные зоны вокруг разломов. Вопрос не в том, «делать или не делать», а в том, «как делать безопасно»».

Пока Южная Африка размышляет, а ученые призывают установить больше сейсмодатчиков, недра Кару продолжают хранить свою главную тайну — насколько опасным может оказаться пробуждение древнего разлома.