孔隙粘弹塑性流体背景下的水力-力学地震循环
摘要：地震物理学的一个主要目标是通过地震事故物理学来解析断层滑动的组成框架，从而捕捉剪切强度对断层流变学、滑动速度和孔隙流体压力的依赖关系。本研究提出了 H-MEC（水力-力学地震循环）方法，该方法是一种新开发的两相流数值代码，将固体岩石变形和普遍的流体流动耦合起来，以模拟地壳应力和流体压力在流体含量的断层结构上的地震循环中的演化过程。这个统一的、基于连续体的模型采用了交错有限差分-标记网格（SFD-MIC）方法，考虑了完全的惯性（波介导）效应和多孔-粘弹-塑性可压缩介质中的流体流动。全局的皮卡德迭代和自适应时间步长允许正确地解析长时间尺度和短时间尺度，从缓慢构造负载期间的数年到动态破裂传播期间的毫秒。我们提供了一个全面的平面走滑设置，在该设置中，我们测试了沿有限断层宽度的注入点的孔隙弹性基准中的孔隙流体压力扩散。然后我们研究了孔隙流体压力演化和固-流体可压缩性对地质断层上的地震滑动和非地震滑动的影响。虽然流体驱动的剪切裂缝的发生受到孔隙局部塌陷和未排水断裂带内流体的动态自压力化的控制，但随后发生的动态破裂是由以地震速度传播的孤立脉冲状流体压力波驱动的。此外，由于孔隙流体的快速自压力化而引起的剪切强度减弱可以解释大地震观测到的滑裂能量尺度效应。
作者：Luca Dal Zilio, Betti Hegyi, Whitney Behr, Taras Gerya
论文ID：2201.11786
分类：Geophysics
分类简称：physics.geo-ph
提交时间：2022-08-31