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

Descrizione del progetto

Prevedere gli slittamenti delle faglie tettoniche causati dalla pressione dei fluidi

I terremoti e gli slittamenti delle faglie tettoniche sono imprevedibili. È difficile modellare questi eventi perché le faglie profonde sono inaccessibili e la fisica sottostante è complessa. I dati geofisici suggeriscono potenziali cedimenti, ma non ci sono sufficienti dati di laboratorio per collegarli a modelli predittivi. Il progetto HYQUAKE, finanziato dal CER, costruisce un nuovo quadro di riferimento per prevedere come la pressione dei fluidi inneschi il movimento (da un lento e silenzioso scorrimento asismico a terremoti violenti e distruttivi). Si esploreranno l’attrito delle faglie, la localizzazione delle deformazioni e il flusso dei fluidi. Il progetto prevede esperimenti di deformazione controllata della roccia e modelli numerici, utilizzando attrezzature avanzate e apprendimento automatico per prevedere i terremoti in laboratorio. I metodi di monitoraggio dell’emissione acustica forniranno immagini dei processi di deformazione, con l’obiettivo di tradurre i risultati di laboratorio in previsioni di fagliatura naturale utilizzando modelli idromeccanici 3D.

Obiettivo

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.

Campo scientifico (EuroSciVoc)

Parole chiave

Programma(i)

Argomento(i)

Meccanismo di finanziamento

HORIZON-ERC - HORIZON ERC Grants

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Invito a presentare proposte

(si apre in una nuova finestra) ERC-2021-STG

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Istituzione ospitante

UNIVERSITA DEGLI STUDI DI ROMA LA SAPIENZA
Contributo netto dell'UE
€ 1 462 710,00
Indirizzo
Piazzale Aldo Moro 5
00185 Roma
Italia
Regione
Centro (IT) Lazio Roma
Tipo di attività
Higher or Secondary Education Establishments
Collegamenti
Costo totale
€ 1 462 710,00

Beneficiari (1)