耦合边界元与有限体积方法模拟低渗透岩石中断层网络中的流体诱发地震活动
地球物理
2024-12-05 v1
摘要
为了更好地理解注入诱发地震活动的机制，我们开发了一个二维数值代码，用于模拟由沿渗透性断层的流体扩散驱动的非平面断层和断层网络上的地震和震滑滑动。我们的方法集成了边界元方法来模拟受速率-状态摩擦控制的断层滑动，以及有限体积方法来模拟沿断层网络的流体扩散。我们通过两个说明性示例展示了该方法的能力：（1）流体注入在主粗糙的速率强化断层上诱发慢滑移，进而触发次级较小断层上的微震活动；（2）在相交断层网络中的单一断层上进行流体注入，导致流体扩散和整个网络中滑动的重新激活。在这两种情况下，模拟的慢滑移迁移速度都快于流体压力扩散前沿。第一个示例中观察到的微震活动迁移模式和第二个示例中的慢滑移迁移模式类似于扩散过程，但涉及的扩散率值与断层水力扩散率显著不同。这些结果支持了微震活动前沿不是流体扩散前沿的直接代理，也不能用于直接推断水力扩散率的结论，这与一些在受控条件下进行的十米尺度断层激活现场实验一致。这项工作强调了在分析诱发地震活动时区分力学和水文过程的重要性，为增进我们对断层在流体注入下行为的理解提供了一个强大的工具，特别是在涉及断层网络时。
引用
@article{arxiv.2412.03194,
title = {Coupled Boundary Element and Finite Volume Methods for Modeling Fluid-Induced Seismicity in Fault Networks within Low-Permeability Rocks},
author = {Pierre Romanet and Marco Maria Scuderi and Jean-Paul Ampuero and Stephanie Chaillat and Frederic Cappa},
journal= {arXiv preprint arXiv:2412.03194},
year = {2024}
}