Εκτίμηση τοποθεσίας Μικροσεισμικών Συμβάντων που προκαλούνται από την πίεση αέρα/ρευστού
Κατά τη διάρκεια πολλών φυσικών φαινομένων, παγιδευμένοι θύλακες αέρα ή υγρού μέσα στο φλοιό της γης μπορούν να φτάσουν σε υψηλές πιέσεις. Για παράδειγμα, οι θερμοπίδακες εμφανίζονται λόγω της θέρμανσης του νερού υπό την επίδραση μιας γεωθερμικής πηγής ενέργειας. Η πολύ υψηλή πίεση των υδρατμών που δημιουργείται από αυτή τη διαδικασία θα σπρώξει τον δρόμο της για να φτάσει στην επιφάνεια.
Κατά τη διάρκεια αυτής της κίνησης, οι δυνάμεις που ασκούνται μεταξύ του αέρα και των στερεών φάσεων μπορούν να δημιουργήσουν παραμορφώσεις και μερικές φορές να δημιουργήσουν μικροσεισμικά γεγονότα. Αλλά από πού προέρχονται αυτά τα γεγονότα; Πώς οργανώνονται; Ποια είναι η σχέση τους με τη θέση του υγρού; Πώς είναι δομημένα τα κανάλια υγρών; Ποιες είναι οι χαρακτηριστικές ιδιότητες αυτής της διαδικασίας παραμόρφωσης και αυτής της επαγόμενης σεισμικότητας; Πόσο επικίνδυνοι είναι για τις γύρω περιοχές;
Για να απαντήσουμε σε αυτές τις γενικές ερωτήσεις, έχουμε αναπτύξει μια πειραματική μέθοδο για τη μελέτη ενός μοντέλου συστήματος. Ένα λεπτό κοκκώδες πορώδες μέσο - για παράδειγμα, άμμος - τοποθετείται ανάμεσα σε δύο γυάλινες πλάκες, επιτρέποντάς μας να παρατηρούμε οπτικά τις παραμορφώσεις κατά τη θραύση χρησιμοποιώντας έγχυση αέρα. Ένα τυπικό μοτίβο φαίνεται στο Σχήμα 1.
Σε σύγκριση με φυσικές ή βιομηχανικές καταστάσεις, η διαδικασία είναι ταχύτερη, συμβαίνει σε χαμηλότερες πιέσεις και σε μικρότερα χωρικά μεγέθη στο μειωμένο μοντέλο μας - είναι μια μειωμένη έκδοση μιας έκρηξης που σχετίζεται με υπερπίεση. Ορισμένα χαρακτηριστικά είναι καθολικά:το υπό πίεση υγρό μπορεί να οδηγήσει σε διακλαδισμένα μονοπάτια μεγάλων πόρων και εύκολη ροή, και προκαλείται επαγόμενη σεισμικότητα, τόσο κατά μήκος αυτών των μονοπατιών όσο και γύρω από αυτά.
Τα μοτίβα που προκύπτουν εξαρτώνται από το επιβαλλόμενο επίπεδο πίεσης έγχυσης, το μέγεθος των κόκκων, την υγρασία, το πορώδες και τον ρυθμό έγχυσης. Εδώ εστιάζουμε στα μοτίβα που μοιάζουν με κάταγμα, τα οποία συμβαίνουν σε αρκετά μεγάλη πίεση έγχυσης (1-2 bar).
Προς το τέλος της διαδικασίας συμπύκνωσης, η γεωμετρία σταθεροποιείται και οι χιονοστιβάδες που αναδιατάσσουν το μέσο συμβαίνουν κατά διαλείποντα τρόπο, με ρυθμό εκθετικής αποσύνθεσης. Αυτά τα συμβάντα παρατηρείται ότι αντιστοιχούν σε μια συμπεριφορά ολίσθησης ραβδιού (δηλαδή μια διακοπτόμενη κίνηση αντί για μια ομαλή αδιάλειπτη κίνηση) των μεγάλων άκρων των καναλιών αέρα.
Σε αυτήν την κατάσταση, μικροσεισμικά συμβάντα συμβαίνουν μακριά από τα κύρια κανάλια (βλ. Εικόνα 2). Ένας από τους μηχανισμούς είναι ότι η υπερπίεση του αέρα διαχέεται μέσα στο πορώδες μέσο. Αυτό μειώνει τη δύναμη που ασκείται μέσω των στερεών επαφών μεταξύ των κόκκων και των πλακών και οδηγεί τις αδύναμες ζώνες να ολισθαίνουν και να αναδιατάσσονται σε μια πιο συμπαγή και επομένως πιο σταθερή κατάσταση. Αυτά τα αποτελέσματα δείχνουν ότι η διαίσθηση «η παραμόρφωση ξεκινά από τα δάχτυλα» κατά τη διάρκεια αυτών των γεγονότων-ολίσθησης δεν είναι απολύτως σωστή. Εδώ, ανακαλύψαμε μια φάση προ-ανάπτυξης όπου ξεκινά η παραμόρφωση, η οποία αντιστοιχεί σε έναν παλμό ολίσθησης μπροστά από το κύριο κανάλι και κάνει τα δάχτυλα να προωθούνται.
