Production-induced seismicity indicates a low risk of strong earthquakes in the Groningen gas field

The maximum possible earthquake related to gas production in Western Europe’s largest gas field, Groningen, Netherlands, is an urgent practical question. Here we show how to distinguish between induced and triggered tectonic earthquakes. We estimate the maximum possible induced magnitude in the Groningen gas field to be around Mw = 4. We extend the concept of the seismogenic index to gas-production, and calculate the worst-case probability of triggering a larger-magnitude tectonic earthquake in a continuum. The probability of a Mw5.5 earthquake at Groningen is significantly higher than at Pohang Geothermal System (South Korea), where a Mw5.5 earthquake was actually triggered. Due to a long history of production in Groningen, our model estimates that strong earthquakes (Mw ≥ 4) must have occurred there several times, in disagreement with the observations. This indicates that the Groningen gas field is inherently stable and the physical conditions to trigger large tectonic earthquakes likely do not exist

The Impact of Grounding in Running Shoes on Indices of Performance in Elite Competitive Athletes

The introduction of carbon fiber plate shoes has triggered a plethora of world records in running, which has encouraged shoe industries to produce novel shoe designs to enhance running performance, including shoes containing conductor elements or "grounding shoes" (GS), which could potentially reduce the energy cost of running. The aim of this study was to examine the physiological and perceptual responses of athletes subjected to grounding shoes during running. Ten elite runners were recruited. Firstly, the athletes performed an incremental running test for VO(2)max and anaerobic threshold (AT) determination, and were familiarized with the two shoe conditions (traditional training shoe (TTS) and GS, the latter containing a conductor element under the insole). One week apart, athletes performed running economy tests (20 min run at 80% of the AT) on a 400 m dirt track, with shoe conditions randomized. VO2, heart rate, lactate, and perceived fatigue were registered throughout the experiment. No differences in any of the physiological or perceptual variables were identified between shoe conditions, with an equal running economy in both TTS and GS (51.1 +/- 4.2 vs. 50.9 +/- 5.1 mL kg(-1) min(-1), respectively). Our results suggest that a grounding stimulus does not improve the energy cost of running, or the physiological/perceptual responses of elite athletes

Recent advances in Leishmania reverse genetics : Manipulating a manipulative parasite

In this review we describe the expanding repertoire of molecular tools with which to study gene function in Leishmania. Specifically we review the tools available for studying functions of essential genes, such as plasmid shuffle and DiCre, as well as the rapidly expanding portfolio of available CRISPR/Cas9 approaches for large scale gene knockout and endogenous tagging. We include detail on approaches that allow the direct manipulation of RNA using RNAi and protein levels via Tet or DiCre induced overexpression and destabilization domain mediated degradation. The utilisation of current methods and the development of more advanced molecular tools will lead to greater understanding of the role of essential genes in the parasite and thereby more robust drug target validation, thereby paving the way for the development of novel therapeutics to treat this important disease

Polyamine homoeostasis as a drug target in pathogenic protozoa: peculiarities and possibilities

New drugs are urgently needed for the treatment of tropical and subtropical parasitic diseases, such as African sleeping sickness, Chagas' disease, leishmaniasis and malaria. Enzymes in polyamine biosynthesis and thiol metabolism, as well as polyamine transporters, are potential drug targets within these organisms. In the present review, the current knowledge of unique properties of polyamine metabolism in these parasites is outlined. These properties include prozyme regulation of AdoMetDC (S-adenosylmethionine decarboxylase) activity in trypanosomatids, co-expression of ODC (ornithine decarboxylase) and AdoMetDC activities in a single protein in plasmodia, and formation of trypanothione, a unique compound linking polyamine and thiol metabolism in trypanosomatids. Particularly interesting features within polyamine metabolism in these parasites are highlighted for their potential in selective therapeutic strategies

Anisotropic moment tensor inversion and geomechanical modeling of fracturing-induced seismicity

It has long been known that the injection of fluids into the earth’s subsurface can cause seismic activity. Usually, magnitudes of this anthropogenic seismicity are too small to be felt at the surface, but several cases of large-magnitude earthquakes related to fluid operations are known. A deeper understanding of the physical mechanisms and controlling parameters of this anthropogenic seismicity is therefore of interest for science as well as for society. This thesis aims to improve the characterization of source mechanisms of fracturing-induced seismicity. For this, I develop a framework that takes the effect of seismic anisotropy on the source process into account. Microseismic events induced by hydraulic fracturing are typically located in shales, that can exhibit high degrees of anisotropy. This can affect the radiation pattern of events and thus can lead to a misinterpretation of source deformation if not accounted for correctly. In this thesis, I describe a methodology that considers adequately the anisotropy both in the source region and along the propagation path. I examine the influence of various anisotropy parameters on different seismic sources and propose a visualization that directly represents the strain caused by a microseismic source. The source process of most earthquakes can be approximated by double-couple faulting, that is the rupture occurs as shear on a fault plane and does not contain opening or closing components. For such sources, I propose a decomposition that can be used to analyze different source orientations. Additionally, I suggest a new visualization tool to evaluate the diversity of many mechanisms at the same time. This could be applied to potentially distinguish between natural and induced seismicity. The new decomposition and the source type plot are particularly beneficial for the analysis of fracturing-induced seismicity as it explicitly incorporates the half-moon faulting type, which is typical in this environment. Subsequently, I use these two theoretical tools to invert and analyze source mechanisms of hydraulic fracturing-induced seismicity. I show that anisotropy has a notable effect on the determined mechanisms and that accounting for this effect correctly, creates a more coherent distribution of mechanisms. The decomposition shows two main types of faulting, (1) strike-slip faulting and (2) dip-slip faulting on nearly vertical fault planes. Strike-slip faulting is characteristic for the tectonic seismicity of the region, the second mechanism type, frequently called half-moon faulting, is a typical source mechanism for hydraulic fracturing. Half-moon events are observed hardly anywhere in natural seismicity but are typically observed during hydraulic fracturing stimulations. Therefore, this event type seems to be directly related to the fracturing process. I provide an explanation for the occurrence of these events, by using geomechanical modeling. This involves the quantification of fracturing-induced changes of the local stress field which triggers these earthquakes. I elaborate that half-moon events require special stress conditions in the subsurface, for instance, local rotations of the principal stresses. 2D geomechanical modeling shows that these conditions are created in the vicinity of the tips of hydraulic fractures and at layer boundaries that are crossed by the fracture. This model can be used to study hydraulic fracturing under normal-faulting conditions. I complement the modeling with a 3D model that is also capable of modeling hydraulic fracturing under general strike-slip conditions. I compare this model to the studied dataset and show that several field characteristics can be reproduced and explained. The study demonstrates the importance of the integration of data analysis and numerical modeling to accurately capture the physical processes in the source. Altogether, this thesis provides two new theoretical tools that can be applied to any microseismic dataset in order to achieve more accurate and more consistent results. It further provides new insights into the long-standing discussion on the physical conditions responsible for the occurrence of half-moon events. Consequently, this thesis yields an important contribution to the general physical understanding of fluid-induced seismicity.Es ist seit langem bekannt, dass die Injektion von Fluiden in den Untergrund zu seismischer Aktivitat führen kann. Die Magnituden dieser anthropogenen Seismizität sind typischerweise zu gering, um an der Erdoberflache gespürt zu werden. Es sind jedoch auch einige Falle größerer Beben bekannt, die auf Fluidinjektionen zurückzuführen sind. Ein besseres Verstandnis der physikalischen Prozesse und der kontrollierenden Parameter ist deswegen notwendig und von Interesse, sowohl fur die Wissenschaft als auch fur die Gesellschaft. Das Ziel dieser Arbeit ist es, die Herdmechanismen von mikroseismischer Aktivität besser zu verstehen. Dafür entwickle ich einen Rahmen, der den Einfluss von Anisotropie auf den Quellprozess eines Bebens miteinbezieht. Mikroseismische Ereignisse, die durch Hydraulic Fracturing hervorgerufen werden, liegen häufig in Tonschiefern, die einen hohen Grad von seismischer Anisotropie aufweisen konnen. Diese Anisotropie kann die Abstrahlmuster seismischer Quellen beeinflussen und kann, wenn sie nicht korrekt in die Modellierung einbezogen wird, zu einer Missinterpretation des Bruchprozesses führen. In dieser Arbeit zeige ich eine Methodik, die sowohl den Einfluss von Anisotropie auf die Quellregion als auch auf die Wellenausbreitung betrachtet. Dazu zeige ich den Einfluss verschiedener Anisotropieparameter auf die Abstrahlmuster verschiedener seismischer Quellen und schlage daraufhin eine neue Visualisierung vor, mit der die durch ein Erdbeben hervorgerufene Verformung, unabhängig von der Anisotropie, dargestellt werden kann. Die Herdmechanismen der meisten Erdbeben können durch einen sogenannten "double-couple" Bruchprozess beschrieben werden, der als Scherbruch auf der Bruchflache stattfindet und keine signifikanten Öffnungs- oder Schließungsanteile hat. Für diese Erdbeben zeige ich eine neue Art der Momententensor-Zerlegung, mit der verschiedene Bruchorientierungen beschrieben werden können. Außerdem schlage ich eine Methode vor, um diese Orientierungen zu visualisieren, sodass die Mechanismen vieler Beben gleichzeitig verglichen werden können. Diese Visualisierung bietet die Möglichkeit verschiedene Typen von Erdbeben voneinander abzugrenzen und moglicherweise zwischen natürlicher und induzierter Seismizität zu unterscheiden. Diese neue Momententensor-Zerlegung und Visualisierung sind besonders geeignet, um Beben zu untersuchen, die durch Hydraulic Fracturing induziert wurden, da sie mit Half-Moon Faulting einen Bruchprozess beinhaltet, der dabei typischerweise beobachtet wird. Anschließend nutze ich diese beiden Techniken, um Herdmechanismen von Erdbeben, die durch Hydraulic Fracturing hervorgerufen wurden, zu invertieren und zu analysieren. Ich zeige, dass die Anisotropie einen bemerkbaren Einfluss auf diese Mechanismen hat und das ihre korrekte Einbeziehung in die Modellierung zu einer gleichförmigeren Verteilung der Bruchmuster fuhrt. Bei der Analyse des Datensatzes können zwei verschiedene Arten von Seismizität unterschieden werden: Blattverschiebungen und Mechanismen, die eine vertikale Bewegungsrichtung auf einer vertikal orientierten Bruchfläche zeigen. Blattverschiebungen sind typisch für tektonische Seismizität in dieser Region, der zweite Typ, haufig "Half-Moon Faulting" genannt, ist ein typischer Bruchtyp für Hydraulic Fracturing. Half-moon Beben sind zwar typische Mechanismen für Hydraulic Fracturing, werden jedoch so gut wie nie bei natürlicher Seismizität beobachtet und scheinen deshalb direkt mit dem Fracturing-Prozess zusammenzuhängen. Mithilfe von geomechanischer Modellierung, zeige ich einen Erklärungsansatz für das Auftreten dieser Beben. Dazu quantifiziere ich die Änderungen der Stressverhältnisse im Untergrund, die durch die hydraulische Stimulation hervorgerufen werden und die diese Beben auslösen. Ich zeige, dass diese Beben spezielle Stressbedingungen im Untergrund, wie zum Beispiel lokale Rotationen der Hauptstressrichtungen, benötigen. Mit numerischer 2D Modellierung zeige ich, dass diese Bedingungen an den vertikalen Enden einer Hydraulic Fracture auftreten, sowie an Schichtgrenzen, die von der Fracture durchbrochen werden. Das 2D Modell kann nur verwendet werden, um Hydraulic Fracturing unter Abschiebungsbedingungen zu beschreiben, weswegen ich im Anschluss die Modellierung um ein 3D Modell erweitere. Dieses Modell kann außerdem verwendet werden, um Hydraulic Fracturing unter Blattverschiebungsbedingungen zu untersuchen. Anschließend vergleiche ich die Ergebnisse der numerischen Modellierungen mit dem untersuchten Datensatz und zeige, dass das Modell in der Lage ist, Resultate der Datenbearbeitung zu reproduzieren und zu erklären. Dieser Vergleich zeigt, wie wichtig gemeinsame Datenanalyse und numerische Modellierung sind, um die physikalischen Prozesse des Bruchprozesses zu verstehen. Insgesamt stellt diese Arbeit zwei neue Werkzeuge zur Bearbeitung und Analyse von Mikroseismizität zur Verfügung, die es ermöglichen, genauere Herdmechanismen zu erhalten und diese übersichtlicher darzustellen. Außerdem bietet sie neue Einblicke in die physikalischen Bedingungen, die für das Auftreten von Half-Moon Beben verantwortlich sind. Damit leistet diese Arbeit einen wichtigen Beitrag zum generellen physikalischen Verständnis von Fluid-induzierter Seismizität

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