Peneliti Universitas Stanford menemukan bahwa salah satu gempa bumi terkuat yang tercatat di Alberta, Kanada, tahun lalu, kemungkinan besar disebabkan oleh aktivitas industri minyak.
Oleh
AHMAD ARIF
·4 menit baca
RYAN SCHULTZ
Area studi dan operasi industri minyak. (a) Peta yang menunjukkan Provinsi Alberta dengan kegempaan regional (lingkaran abu-abu), gempa bumi Dawson Creek MW 5,4 (bintang oranye), area studi (kotak putus-putus), dan stasiun yang relevan (simbol legenda) dalam jarak ∼500 km. Poligon inset menunjukkan lokasi Alberta di Amerika Utara. (b) Peta yang menunjukkan area studi dengan gempa bumi (lingkaran merah), stasiun terdekat (segitiga hijau), dan kota Peace River (poligon abu-abu dengan teks) (sumber: Ryan Schultz, dkk, Geophysical Research Letters, 2023).
JAKARTA, KOMPAS — Mayoritas gempa bumi terjadi karena peristiwa alam, baik dipicu pergerakan lempeng maupun aktivitas vulkanik. Namun, studi baru oleh para peneliti Universitas Stanford telah menemukan bahwa salah satu gempa bumi terkuat yang tercatat di Alberta, Kanada, tahun lalu, kemungkinan besar disebabkan oleh aktivitas industri minyak di kawasan ini.
Gempa tersebut terjadi pada 30 November 2022 dengan kekuatan M 5,6 dan mengguncang wilayah Peace River yang terpencil di barat laut Alberta. Sebelum gempa M 5,6, setidaknya tiga gempa bumi yang lebih kecil melanda daerah yang sama pada 16 Maret 2022. Regulator energi untuk wilayah tersebut menggambarkan gempa bumi sebagai peristiwa tektonik alami.
Meski demikian, analisis baru oleh ahli geofisika Universitas Stanford, Ryan Schultz, dan tim menunjukkan bahwa aktivitas industri minyak, khususnya pembuangan air limbah jauh di bawah tanah, menjadi pemicu gempa tersebut. Hasil kajian ini dilaporkan di Geophysical Research Letters pada Kamis (23/3/2023).
RYAN SCHULTZ
Pemulihan bitumen terjadi dari sumur in situ (rig dan jalur abu-abu) yang menargetkan Formasi Bluesky (persegi panjang abu-abu). Produksi aspal mengurangi tekanan overburden dan meningkatkan tegangan horizontal (garis putus-putus abu-abu), yang ditransfer melalui matriks batuan, mendestabilisasi patahan di bawahnya (garis hitam). Selain itu, air terproduksi dibuang melalui sumur injeksi (rig dan garis biru) yang menargetkan strata Paleozoikum yang dalam, seperti Formasi Leduc. Injeksi cairan pada akhirnya meningkatkan tekanan pori di dalam kesalahan yang mendasarinya sehingga membuatnya tidak stabil. Slip kesalahan terbalik yang diinduksi (bola pantai) mengangkat lapisan di atasnya, menciptakan deformasi tanah yang diamati InSAR (sumber: Ryan Schultz, dkk, Geophysical Research Letters, 2023).
Para peneliti telah lama mengaitkan gempa bumi dengan fracking, teknologi hidrolika patahan dalam proses penambangan gas bumi dengan injeksi fluida tekanan tinggi, serta pembuangan air limbah di bagian lain Alberta dan British Columbia, provinsi yang meliputi Pegunungan Rocky Kanada. Studi baru ini yang pertama menghubungkan gempa sebesar itu dengan aktivitas manusia yang jauh dari pegunungan, di wilayah tempat industri berpusat pada eksploitasi pasir minyak.
”Gempa bumi dengan besaran yang sama dengan peristiwa Peace River dapat merusak, bahkan mematikan, jika terjadi di daerah yang lebih padat penduduknya,” kata penulis utama studi Ryan Schultz. ”Penting bagi kita untuk memahami mekanisme yang terlibat dan bagaimana menghindari terjadinya lebih banyak peristiwa ini,” ujarnya menambahkan.
Rekan penulis, William Ellsworth, seorang profesor riset geofisika dan salah satu Direktur Stanford Center for Induced and Triggered Seismicity, mengatakan, gempa bumi Peace River menarik perhatian karena terjadi di tempat yang tidak biasa. ”Berbagai baris bukti meyakinkan menunjukkan gempa ini sebagai ulah manusia,” katanya.
Gempa dan industri migas
Selama beberapa dekade terakhir, para ilmuwan telah mendokumentasikan ratusan gempa bumi yang disebabkan oleh operasi minyak dan gas di seluruh dunia, terutama di Amerika Serikat. Untuk menilai asal-usul gempa Peace River, tim Stanford dan rekannya menggunakan pendekatan yang telah terbukti dengan baik yang mempertimbangkan detail dan konteks peristiwa seismik, termasuk lokasi, kedalaman, waktu, sejarah regional gempa latar, dan catatan aktivitas industri.
Operasi di area Peace River berpusat pada ekstraksi minyak kental, hitam, dan lengket yang dikenal sebagai bitumen. Untuk memobilisasi zat seperti tar agar lebih mudah dipompa ke permukaan, para pekerja menyuntikkan air panas atau pelarut dalam jumlah besar ke bawah tanah, yang dapat bercampur dengan logam berat, hidrokarbon, dan bahan kimia berbahaya.
Cara paling ekonomis untuk membuang air limbah ini adalah dengan menyuntikkannya kembali ke bawah tanah. Sejak operasi pemulihan bitumen dimulai di wilayah studi Peace River pada 1980-an, air limbah sebanyak sekitar 40.000 kolam renang Olimpiade (100 juta meter kubik) telah disuntikkan ke bawah tanah.
Hasilnya mengaitkan gempa bumi kecil yang sering terjadi dengan pembuangan air limbah dari pemulihan bitumen selama hampir satu dekade.
Para peneliti membandingkan informasi yang tersedia untuk umum tentang kegiatan pembuangan air limbah di Peace River dengan deformasi tanah yang diukur oleh satelit dan pemantau seismik regional. ”Pemerintah Alberta pantas mendapat pujian atas transparansi dalam menyediakan akses publik ke data produksi dan pembuangan,” kata Ellsworth.
Secara keseluruhan, hasilnya mengaitkan gempa bumi kecil yang sering terjadi dengan pembuangan air limbah dari pemulihan bitumen selama hampir satu dekade, yang juga berimplikasi kuat pada gempa besar pada November 2022.
Data ruang dan waktu untuk gempa bumi dan injeksi. Informasi untuk tiga klaster dekat Peace River: Selatan (baris atas), tengah (baris tengah), dan Utara (baris bawah). Gempa M 5,6 dilambangkan dengan bintang merah. Kolom kiri (a, c, e) memetakan gempa bumi (lingkaran merah), sumur injeksi (biru dan teks), dan stasiun (segitiga hijau). Kolom kanan (b, d, f) secara temporer memplot besaran gempa (lingkaran merah), besaran kelengkapan (Mc, garis putus-putus merah), dan laju injeksi bulanan (garis biru) (sumber: Ryan Schultz, dkk, Geophysical Research Letters, 2023).
Sepotong bukti kunci datang melalui pengamatan satelit, yang menunjukkan pengangkatan dramatis tanah hingga 3,4 sentimeter pada saat gempa November 2022. Perubahan elevasi ini terbukti konsisten dengan gerakan seismik di sepanjang garis patahan yang sebelumnya tidak terdokumentasikan. Berdasarkan penelitian ini, tingginya volume air limbah yang dibuang telah meningkatkan tekanan air pada patahan, melemahkannya, dan membuatnya mudah tergelincir.
Risiko di masa depan
Menurut Schultz, gempa Peace River 2022 telah menjadi alarm bagi wilayah tempat pemerintah dan industri bertujuan untuk memperluas produksi hidrogen dan penangkapan dan penyimpanan karbon di tahun-tahun mendatang, sambil melanjutkan pembuangan air limbah pasir minyak.
Salah satu pendekatan yang diusulkan untuk memproduksi hidrogen melibatkan pemisahan gas alam menjadi hidrogen dan karbon dioksida, kemudian menangkap CO2 dan memampatkannya menjadi cairan superkritis untuk penyimpanan jangka panjang. ”Beralih ke hidrogen ’biru’ akan membutuhkan pembuangan dengan injeksi volume karbon dioksida superkritis yang belum pernah terjadi sebelumnya,” kata Schultz.
Seperti air limbah dari produksi bitumen, menyuntikkan karbon dioksida ke bawah tanah dapat memicu kegempaan. Para peneliti Stanford berharap dengan memperluas pemantauan seismik di situs pemulihan minyak aktif, di Peace River dan di tempat lain, akan membantu para ilmuwan lebih memahami kapan dan bagaimana aktivitas manusia menyebabkan gempa bumi.
