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Hydromechanical coupling in tectonic faults and the origin of aseismic slip, quasi-dynamic transients and earthquake rupture

Description du projet

Prévenir les glissements de failles tectoniques causés par la pression des fluides

Les tremblements de terre et les glissements de failles tectoniques sont imprévisibles. Il est difficile de modéliser ces événements car les failles profondes sont inaccessibles et la physique sous-jacente est complexe. Si les données géophysiques suggèrent des défaillances potentielles, les données de laboratoire sont insuffisantes pour les relier à des modèles prédictifs. Le projet HYQUAKE, financé par le CER, établit un nouveau cadre pour prédire comment la pression des fluides déclenche des mouvements (du lent et silencieux fluage asismique aux tremblements de terre violents et destructeurs). Il explorera le frottement des failles, la localisation des déformations et l’écoulement des fluides. Le projet comprend des expériences de déformation contrôlée des roches et des modèles numériques, utilisant des équipements de pointe et l’apprentissage automatique pour prédire les tremblements de terre en laboratoire. Les méthodes de surveillance des émissions acoustiques permettront d’imager les processus de déformation, dans le but de traduire les résultats obtenus en laboratoire en prévisions de failles naturelles à l’aide de modèles hydromécaniques en 3D.

Objectif

Earthquakes and tectonic fault slip are among the most hazardous and unpredictable natural phenomena. Fluids play a key role in tectonic faulting and recent research suggests that fluids are central in both human induced seismicity and the mode of fault slip, ranging from episodic tremor and slip to slow earthquakes. However, the lack of accessibility to earthquake faults and the complexity of physical processes has limited our ability to develop holistic models for hydromechanical coupling in fault zones. Geophysical observations have the potential for illuminating precursors to failure for the spectrum of tectonic faulting, however we lack key laboratory data to connect these observations with predictive, physics-based models. The ambitious goal of HYQUAKE is to build a physically based framework to understand and predict fluid pressure induced fault slip for a range of fault motion, from aseismic creep to destructive earthquakes. The HYQUAKE approach is interdisciplinary and at the frontier of laboratory earthquake physics, seismology and data/computer science, with the goal of providing unprecedented quantitative constraints on the key physical processes that couple fault friction, the dynamics of strain localization and fluid flow controlling earthquakes and fault slip behavior. Specifically, I will build a research program around unusually well controlled rock deformation experiments tightly connected to numerical models of faulting. HYQUAKE will integrate lab data on fault zone elastic properties, frictional rheology, and hydromechanical parameters using state-of-the-art experimental equipment built within the project with machine learning to forecast labquake. Details of deformation processes, fluid flow, and fault failure will be imaged using novel acoustic techniques. These data will set the stage for the upscaling of laboratory observations to the prediction of natural faulting by coupling physics-based machine learning with 3D hydro-mechanical models.

Champ scientifique (EuroSciVoc)

Mots‑clés

Programme(s)

Thème(s)

Régime de financement

HORIZON-ERC - HORIZON ERC Grants

Voir tous les projets financés dans le cadre de ce programme de financement

Appel à propositions

(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) ERC-2021-STG

Voir tous les projets financés au titre de cet appel

Institution d’accueil

UNIVERSITA DEGLI STUDI DI ROMA LA SAPIENZA
Contribution nette de l'UE
€ 1 462 710,00
Coût total
€ 1 462 710,00

Bénéficiaires (1)