Granular mechanics of dynamically-triggered earthquakes
Project goals
Slip on geological faults can be triggered by remote earthquakes up to a thousand kilometers away. This phenomenon is known as dynamic triggering and may generate new earthquakes. Pore fluid pressure in preexisting faults appears to be an important agent in the triggering. It is known that pore pressure elevation may lead to fault instability, however, the mechanism by which pore pressure rises and brings faults to their failure during seismic shaking is poorly understood. Here, we propose to develop a physical model of fault stability based on mechanics of the coupled granular matter + fluid (water) system. Deformation of the granular skeleton due to seismic waves is coupled to evolution of fluid pressure and, vice versa, fluid exerts a pressure force on the grains. The coupled dynamics of pressure and granular deformation will be solved numerically using the discrete-element and finite-element methods. Results will provide theory for pore-fluid effects on weakening of gauge zones and implications for seismic-hazard assessment.
Keywords
fault slipearthquakesdynamic triggeringgranular matterpore fluidfluid pressureeffective stressseismic hazard
Public support
Provider
Czech Science Foundation
Programme
Junior Grants
Call for proposals
Juniorské granty 5 (SGA0201900002)
Main participants
Ústav chemických procesů AV ČR, v. v. i.
Contest type
VS - Public tender
Contract ID
19-21114Y
Alternative language
Project name in Czech
Mechanická teorie dynamicky aktivovaných zemětřesení
Annotation in Czech
Skluz na geologických zlomech může být aktivován "dynamicky" pomocí seismických vln pocházejících od zemětřesení vzdáleného až tisíce kilometrů. Tento jev může vést k sekundárním zemětřesením, které se označují jako "dynamicky aktivovaná zemětřesení". Dochází k nim preferenčně na zlomech saturovaných tekutinou (vodou), neboť tlak tekutiny uvnitř pórů horniny snižuje její pevnost. Mechanismus, jakým seismické vlny zvyšuji tlak tekutiny a jakým dochází k následné ztrátě pevnosti však zatím nebyl objasněn. Předložený projekt je zaměřen na studium vzájemné interakce mezi zrny horniny a tekutinou uvnitř jejích pórů. Deformace materiálu působením seismických vln vede k deformaci pórů a změně tlaku tekutiny, a obráceně, změna tlaku uvnitř pórů vede k novému rozložení sil na zrna horniny. Výsledkem je nelineární dynamika zrn a tlaku tekutiny, která bude studována numericky pomocí metod diskrétních a konečných prvků. Výsledky povedou k vytvoření fyzikálního modelu stability zlomů, který je nezbytnou součástí katastrofických modelů pro předpověď a odhad seismických účinků.
Scientific branches
Solution timeline
Realization period - beginning
Jan 1, 2019
Realization period - end
Dec 31, 2022
Project status
—
Latest support payment
Apr 1, 2022
Data delivery to CEP
Confidentiality
S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů
Data delivery code
CEP23-GA0-GJ-R
Data delivery date
Jun 26, 2023
Finance
Total approved costs
3,096 thou. CZK
Public financial support
3,096 thou. CZK
Other public sources
0 thou. CZK
Non public and foreign sources
0 thou. CZK
Basic information
Recognised costs
3 096 CZK thou.
Public support
3 096 CZK thou.
100%
Provider
Czech Science Foundation
OECD FORD
Geology
Solution period
01. 01. 2019 - 31. 12. 2022