Opis projektu
Odkształcenia skał i znaczenie płynów w różnych skalach czasu i odległości
Zarówno procesy górotworzenia, jak i trzęsienia ziemi to dynamiczne ruchy skorupy ziemskiej zachodzące w długich i krótkich skalach czasowych, które są regulowane przez wodę. Siły fizyczne i reakcje chemiczne związane z wodą występującą na różnych głębokościach odgrywają pewną rolę, choć mechanizmy i skutki ilościowe nie są dobrze znane. Zespół finansowanego ze środków Europejskiej Rady ds. Badań Naukowych projektu RockDeath podejmie próbę identyfikacji i określenia ilościowego sprzężonych procesów mechanicznych, hydraulicznych i chemicznych zachodzących w litosferze oraz rolę płynów na różnych głębokościach w szybkiej i powolnej dynamice. Zagadnienie to zostanie zbadane za pomocą laboratoryjnych doświadczeń dotyczących deformacji skał przy użyciu najnowocześniejszego oprzyrządowania i metod przetwarzania danych.
Cel
The dynamics of the solid Earth, e.g. the initiation of plate tectonics, the strength of plate boundaries, and the formation and evolution of mountains, is directly controlled by the chemical and physical action of water. In the shallow (brittle) part of the lithosphere, fluid pressure counteracts the lithostatic pressure and weakens faults. At greater depth, the chemical activity of water makes rocks plastically weaker, and is also responsible for metamorphic reactions that induce weakening. Fluids have been invoked to explain observations of tremor and slow slip at depth, and a large fraction of crustal seismicity is attributed to upward fluid flow, inducing earthquake swarms.
Yet we still have very few quantitative constraints on either fluid pressure or chemical activity of water at depth in the lithosphere. In addition, fluid pressure and transport are coupled to deformation, and the mechanisms by which fluids induce fault slip and seismicity are not well understood: crustal fluids are very mobile, and rock physical properties evolve in response to both fluid-rock interactions and deformation.
The aim of this project is to identify and quantify the coupled mechanical, hydraulic and chemical processes occurring across the lithosphere, from slow creep to rapid earthquake slip, and determine the role played by fluids on deep and shallow seismicity, slow slip, and long-term evolution of plate boundaries.
I propose to conduct laboratory rock deformation experiments with state-of-the-art instrumentation and data processing methods to determine the spatio-temporal evolution of fluid flow and seismicity during faulting, quantify the evolution of rock physical and transport properties during long-term ``healing'', and test how chemical water activity and metamorphic hydration reactions impact deep fault rheology. The laboratory data will allow us to establish the geophysical signature of fluids in the lithosphere, and how they impact the dynamics of faults.
Dziedzina nauki
Słowa kluczowe
Program(-y)
- HORIZON.1.1 - European Research Council (ERC) Main Programme
Temat(-y)
System finansowania
HORIZON-ERC - HORIZON ERC GrantsInstytucja przyjmująca
14473 POTSDAM
Niemcy