Characterising the vertical separation of shale-gas source rocks and aquifers across England and Wales (UK)
Characterising the vertical separation of shale-gas source rocks and aquifers across England and Wales (UK)
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描述英格兰和威尔士页岩气源岩和含水层的垂直分离特征（英国）
作者：
S. Loveless;J. Bloomfield;R. Ward;A. Hart;I. Davey;M. Lewis
Shale gas is considered by many to have the potential to provide the UK with greater energy security, economic growth and jobs. However, development of a shale gas industry is highly contentious due to environmental concerns including the risk of groundwater pollution. Evidence suggests that the vertical separation between exploited shale units and aquifers is an important factor in the risk to groundwater from shale gas exploitation. A methodology is presented to assess the vertical separation between different pairs of aquifers and shales that are present across England and Wales. The application of the method is then demonstrated for two of these pairs—the Cretaceous Chalk Group aquifer and the Upper Jurassic Kimmeridge Clay Formation, and the Triassic sandstone aquifer and the Carboniferous Bowland Shale Formation. Challenges in defining what might be considered criteria for ‘safe separation’ between a shale gas formation and an overlying aquifer are discussed, in particular with respect to uncertainties in geological properties, aquifer extents and determination of socially acceptable risk levels. Modelled vertical separations suggest that the risk of aquifer contamination from shale exploration will vary greatly between shale–aquifer pairs and between regions and this will need to be considered carefully as part of the risk assessment and management for any shale gas development.RésuméLe gaz de schiste est considéré par beaucoup comme ayant le potentiel de procurer au Royaume Uni une plus grande sécurité énergétique, une croissance économique et des emplois. Cependant, le développement de l’industrie du gaz de schiste est fortement contesté en raison des problèmes environnementaux, qui comprennent le risque de pollution des eaux souterraines. Des données probantes suggèrent que l’isolation verticale entre les unités de schistes exploitées et les aquifères est un facteur important vis-à-vis du risque de contamination des eaux souterraines associé à l’exploitation du gaz de schiste. Une méthodologie est proposée pour évaluer la séparation verticale entre différents couples aquifères—schistes présents en Angleterre et Pays de Galle. L’application de la méthode est ensuite décrite pour deux de ces couples, d’une part l’aquifère du Groupe de la Craie du Crétacé et la formation des Argiles du Kimméridgien (Jurassique supérieur), et l’aquifère des Grés du Trias et la formation carbonifère des schistes du Bowland. Les enjeux de la définition de ce qui pourrait être considéré comme critère d’une « isolation sécuritaire » entre une formation à gaz de schiste et l’aquifère sus-jacent sont discutées, en particulier au regard des incertitudes sur les propriétés géologiques, l’extension des aquifères et la définition des niveaux de risques socialement acceptables. Les isolations verticales modélisées suggèrent que le risque de contamination d’un aquifère lié à une exploration du schiste variera grandement d’un couple schiste–aquifère à l’autre et d’une région à l’autre et que cela devra être examiné avec soin dans le cadre de l’évaluation du risque et de la gestion de tout développement du gaz de schiste.ResumenMuchos consideran que el shale gas tiene el potencial de proporcionar al Reino Unido una mayor seguridad energética, crecimiento económico y empleos. Sin embargo, el desarrollo de una industria del shale gas es muy polémico debido a las preocupaciones ambientales, incluido el riesgo de contaminación del agua subterránea. La evidencia sugiere que la separación vertical entre las unidades de shale explotadas y los acuíferos es un factor importante en el riesgo para las aguas subterráneas en la explotación del shale. Se presenta una metodología para evaluar la separación vertical entre los diferentes pares de acuíferos y los shales que están presentes en Inglaterra y Gales. La aplicación del método se demuestra para dos de estos pares—el acuífero Chalk Group del Cretácico y la Kimmeridge Clay Formation del Jurásico Superior, y el acuífero de arenisca del Triásico y la Bowland Shale Formation del Carbonífero. Se discuten los desafíos para definir los que podrían considerarse criterios para una “separación segura” entre una formación de shale gas y un acuífero superpuesto, en particular con respecto a incertidumbres en las propiedades geológicas, extensiones de acuíferos y la determinación de niveles de riesgo socialmente aceptables. Las separaciones verticales modeladas sugieren que el riesgo de contaminación del acuífero por la exploración del shale variará mucho entre los pares de shale–acuífero y entre regiones, y esto deberá considerarse cuidadosamente como parte de la evaluación y gestión de riesgos para cualquier desarrollo de shale gas.摘要许多人认为页岩气具有给英国提供较大能源安全、经济增长和工作的潜力。然而,由于环境方面的关切包括地下水污染的风险,页岩气行业的发展争议很大。证据表明,开采过的页岩单元和含水层之间的垂直分离是页岩气开采对地下水产生的风险中一个重要的因素。这里论述了评价了英格兰和威尔士现有的不同对含水层和页岩之间垂直分离的方法。然后通过展示了其中的两对—白垩纪白垩组含水层和上侏罗纪Kimmeridge粘土层、三叠纪砂岩含水层和石炭纪Bowland页岩层介绍了该方法的应用情况。论述了在定义什么可能是页岩气层和上覆地层之间“安全分离”的标准中的挑战,特别是有关地质特性的不确定性、含水层范围和社会接受风险水平的确定等。模拟的垂直分离表明,由于页岩勘探导致的含水层污染风险每对之间、不同地区之间差异很大,在任何页岩气开发中这需要作为风险评价和管理的一部分认真给予考虑。ResumoO gás de xisto é considerado um potencial fornecedor de maior segurança energética, crescimento econômico e empregos ao Reino Unido. Porém, o desenvolvimento de uma indústria de gás de xisto é altamente controverso devido a preocupações ambientais, como o risco de poluição das águas subterrâneas. Evidências sugerem que a separação vertical entre unidades de xisto exploradas e aquíferos é um fator importante de risco para as águas subterrâneas na exploração de gás de xisto. Uma metodologia é apresentada para avaliar a separação vertical entre diferentes pares de aquíferos e blocos de xisto presentes em toda a Inglaterra e País de Gales. A aplicação do método é feita em dois pares—o Aquífero do Grupo Cretáceo Chalk com a Formação Argilosa do Jurássico Superior Kimmeridge, e o Aquífero de Arenito Triássico com a Formação Xistosa do Carbonífero Bowland. Os desafios para definir o que pode ser considerado critérios de “separação segura” entre uma formação de gás de xisto e um aquífero sobrejacente são discutidos, em particular no que diz respeito a incertezas em propriedades geológicas, extensões de aquíferos e determinação de níveis de risco socialmente aceitáveis. As separações verticais modeladas sugerem que o risco de contaminação do aquífero por exploração de xisto variará muito entre os pares de xisto–aquífero e suas regiões, devendo assim serem consideradas cuidadosamente como parte da avaliação e gerenciamento de risco para qualquer desenvolvimento de gás de xisto.