Hvad er Subsidence?
Subsidence er den nedadrettede bevægelse af jordoverfladen i forhold til en enhed som havniveauet. Det kan med andre ord beskrives som nedadgående skift af jordoverfladen. Subsidence er en begivenhed, der påvirker beboere, geologer, virksomhedsejere, landmænd og geotekniske ingeniører.
Subsidence er forårsaget af både naturlige begivenheder og menneskeskabte forhold. Menneskelige relaterede processer, der ville medføre nedbringelse, omfatter minedrift, fjernelse af naturgas og overbrug af grundvand. De naturlige processer, der forårsager bundfald, omfatter jordskælv, bevægelse af grundvandsreservoirer, erosion og jordkomprimering blandt mange andre. Virkningerne af nedbør kan ses i store områder som en stat eller en hel provins, eller det kan forekomme i små områder som hjørnet af din køkkenhave.
Opløsningen af kalksten
Subsidence er meget almindelig i områder, der er dannet med opløselige klipper som gips og kalksten. Disse terrainer kaldes karst. De nævnte klipper opløses og efterlader hulrum. Tagene til disse hulrum svækker med tiden og falder således sammen. For at fylde det venstre rum vil klipperne eller jorden oven på hulrummet også falde efter en ujævn jordoverflade på grund af forskydningen. Subsidence ved opløsning skaber synkehuller.
Minedrift
Minedrift metoder, der kræver gravning af tunneler i jorden for at nå mineraler (undergrunden minedrift) er, hvad der forårsager subsidence. Disse minedriftsmetoder anvender processer som fracking, søjleudvinding, de forskellige former for sprængning og longwall minedrift og dermed forårsager sammenbruddet af overfladen på toppen. Subsidence forårsaget af minedrift kan forudsiges med hensyn til styrke og omfang af skade, undtagen når en søjle kollapser eller en tunnel tæt på overfladen falder ind. Dette forekommer hovedsagelig i meget gamle miner. Den manifestation omfanget af sådanne nedbør er kun i mines umiddelbare lokalitet plus et meget lille område omkring det.
Subsidence på grund af minedrift kan let bekæmpes, når alle interessenter arbejder sammen. Dette kan opnås ved omhyggelig planlægning af minedriftsprocessen, idet der træffes forebyggende foranstaltninger på planlagte svage punkter og reparation af miner efter minedriften er færdig.
Udvinding af naturgas
Et uhindret naturgasfelt har tryk på op til 60 MPa (600 bar). Trykket falder gennem årene som minedrift fortsætter. Tilstedeværelsen af gastrykket betyder også, at lagene af jord over gasrummene er godt understøttet. Trykket i markerne reduceres som følge af ekstraktion, hvilket betyder, at trykket som følge af at bære de overbærende jordoverflader bliver ubærbart. Hvis dette sker, er nedtagning uundgåelig.
Et godt eksempel ville være Slochterengas-feltet i Holland. Minedrift startede på dette område i slutningen af 1960'erne. Siden da er grundoverfladen reduceret med 30cm på grund af reduktionen af trykket under jordoverfladen. Udbredelsens omfang er blevet oplevet over et område på 250 km².
Jordskælv
Jordskælv har været kendt for at forårsage bundfald af jordoverfladen. Når der opstår jordskælv, opstår der brud, der markerer de linjer, som skorpen flytter. Disse brud kaldes fejl. Subsidence som følge af jordskælv kan skyldes nedadgående lodret bevægelse af den ene side af en fejl. Afhængig af længden af fejlen kan bundfaldet påvirke meget store overfladearealer. Subsidence ville også forekomme på grund af virkningerne af jordskakning. Skakningen får de løse partikler til at afregne og miste den styrke, de havde i at bære partiklerne ovenpå dem.
Den geospatiale informationsmyndighed i Japan bemærkede og rapporterede bundfald umiddelbart efter jordskælvet i Tōhoku i 2011. En neddybning på 0, 50 m (1, 64 ft) blev noteret i Nord Japan i områder tæt på Stillehavets kyst. Den maksimale bundfald forårsaget af jordskælvet Tōhoku var 1, 2 m (3, 93 ft) kombineret med deformation af jordskorpen på op til 5.3 m (17, 3 ft)
Grundvandsrelateret forekomst
Grundvand, som er den vigtigste kilde til vand på Jorden, opbevares i beholdere som strukturer, der som helhed ligner en meget stor svamp. Da mennesker fortsætter med at bruge vand fra disse reservoirer, erstatter regnvand den anvendte bit. Hvis vand bruges for hurtigt i forhold til erstatningsgraden ved regn, så kan jorden over reservoiret falde sammen for at udfylde det rum, der er efterladt af vand.
En anden medvirkende faktor er besættelsen af lavlandet og kystnære sletter, der har brug for dræning før beboelse. Dræning af jordbunden udsætter jordkomponenterne for oxidation og nedbrydning som følge heraf. Det nedbrydede organiske stof bliver meget svagt og ikke i stand til at tilbageholde nogen vægt, hvilket fører til nedsættelse.
Derudover konsoliderer disse drænet jord på grund af den kraft, der er forårsaget af sin egen effektive stress. Da vandet er drænet ud af jorden, komprimeres flere jordpartikler sammen på grund af effektiv stress.
Denne form for tilbagegang kan styres, hvis der tages hensyn til faktorer som optimering af afgrøder. Beboelsen af lave land, sumpede steder eller kystområderne bør også reguleres af relevante myndigheder.
Fejl og Fold induceret Subsidence
Folds er bump i klipperne, der opstår på grund af kompressionskræfter, mens fejl er revner der opstår på sten som følge af modstridende stress. Den geologiske definition af fejl er en brud eller diskontinuitet i et volumen jordrock, hvor der har været en enorm forskydning forårsaget af rockmassebehandling. Når forskellige spændinger forekommer i jordens kerne, er dette tryk enten optaget af forekomsten af fejl, eller ved dannelsen af tunneler, der giver bevægelse til det varme fluidmantel.
Der er forskellige typer fejl, nemlig normale, omvendte og strejkefejl. Forskellen er, at typen af fejl bestemmer retningen for jordskiftet. Normale fejl har været kendt for at forskyde den ene side af klippen opad, mens den anden side falder nedad. Hvad der ses på jordoverfladen er splittelsen af jorden over revnerne splittes i to retninger.
Fejl og folder udvikler sig i tusindvis af år, hvilket betyder, at denne form for nedbringelse måske ikke engang oplever i en generations levetid.
Isostatisk forekomst
Jordens overflade flyder i asthenosfæren og balancerer massen under overfladen og dens egen tæthed med asthenosfæren. Hvis der tilføjes masse på overfladen af skorpen, falder den i asthenosfæren til et vis niveau for at holde isostatisk balance. Massetillægget på jordskorpen er forårsaget af deponering en proces, hvor klipper, sedimenter og jordbund tilsættes på land.
Det modsatte af isostatisk subsidence forekommer, når masse er reduceret fra jordskorpen. Denne proces kaldes den isostatiske rebound opstår, når skorpeoverfladen vender tilbage til sin normale tilstand af isostasy. Processen sker over tusinder af år, sådan at hvis vi så virkningerne i dag, ville det betyde, at processen startede mere end et århundrede siden.
Isostatisk rebound er forårsaget af forekomster som smeltning af isplader eller tørring af vandmasser.
Lake Bonnevile er et perfekt eksempel på en isostatisk rebound. Den mængde vand, som havet engang havde holdt, førte til at søsiden blev tættere på 200 fod (61 m) under havets overflade. Dette er en naturlig balance effekt for at opretholde ligevægt. Når vandet tørrede op, rejste overfladen, det vil sige at midten af søen er 200 meter (61 m) højere end de tidligere banker af søen
Sæsonmæssige effekter
Clay findes næsten alle slags jord på de fleste steder. Ler har været kendt for at være en meget kontroversiel jordtype. På grund af dens små partikelstørrelser er de stærkt påvirket af fugtindholdet i jorden. På grund af årstidsskiftet, når det er varmt og tørt, fordampes vandet fra jordpartiklerne, hvilket fører til en reduktion i mængden af jordens masse. Dette fører så til sænkning af jordoverfladen. Enhver bygning, der er bygget oven på jordbunden, påvirkes af sæsonens tørring af ansigtsdestruktion til deres fundament. Tilstedeværelsen af taperende revner på bygninger er i de fleste tilfælde som følge af sæsonbestemt tørring.
Vegetation og træer kan også føre til det modsatte af bundfald, en proces kaldet hævelse eller jordhøvling.
Sådan måles Subsidence
Den Nationale Oceaniske og Atmosfæriske Administration (NOAA) har fået en måde at måle sænkning ved hjælp af Global Positioning System (GPS). Af denne grund har NOAA en krop kaldet National Geodetic Survey, der har indført meget modtagelige GPS-netværk, der holder styr på overfladens niveauer på forskellige steder. Disse GPS-netværk kaldes fortsat driftstationer (CORS). Nogle områder har ikke CORS, og i sådanne tilfælde kan en teknologi, der arbejder med satellitten kaldet InSAR (Interferometric Synthetic Aperature Radar) bruges til at spore subsidence. Grundvandssensorer er også en præcis metode til måling og overvågning af jordoverfladen.
