Το μάθημα ««Γεωφυσική Ρευστών και Επαγόμενη σεισμικότητα» αποτελεί το μοναδικό μάθημα επιλογής που συνδυάζει τη μελέτη της γεωφυσικής των ρευστών και τα φαινόμενα επαγόμενης σεισμικότητας με μία διεπιστημονική προσέγγιση. Ο προσδιορισμός ιδιοτήτων διάχυσης ρευστών μέσω πετρωμάτων διαφορετικής σύστασης, είναι από τις σημαντικότερες προκλήσεις της γεωφυσικής, αλλά και απαραίτητος για τη βέλτιστη διερεύνηση των ιδιοτήτων της λιθόσφαιρας και των ενεργειακών ρευστών (πχ. Γεωθερμικά ρευστά). Το μάθημα παρέχει μια ποσοτική εισαγωγή στη φυσική, τις εφαρμογές, την ερμηνεία και την εκτίμηση επικινδυνότητας της επαγόμενης σεισμικότητας που προκαλείται από την κίνηση ρευστών, με έμφαση στη χωροχρονική δυναμική τους υπό το πρίσμα μοντέρνων τεχνικών που συνδυάζουν θεωρίες πολυπλοκότητας και φαινόμενα ανώμαλης διάχυσης. Περιλαμβάνονται εφαρμογές με πραγματικά δεδομένα μικροσεισμικής παρακολούθησης της υδραυλικής θραύσης. Το μάθημα καλύπτει τις εισαγωγικές πτυχές της θεωρίας της γραμμικής ελαστικότητας και της ποροελαστικότητας, καθώς και χαρακτηριστικά της φύσης των πετρωμάτων και της σεισμικότητας παρουσία ρευστών. Η κατανόηση των ιδιοτήτων των λιθοσφαιρικών ρευστών, των μεταβολών της σεισμικότητας και των παραμέτρων σχάσης εγκαρσίων κυμάτων που προκαλούνται είναι σημαντική για τους φοιτητές που επιθυμούν να ασχοληθούν με τον Τομέα της γεωφυσικής, της σεισμολογίας και της γεωμηχανικής.
Με την επιτυχή ολοκλήρωση του μαθήματος ο φοιτητής/τρια θα είναι ικανός/η:
1. Να αναγνωρίζει και να περιγράφει το φαινόμενο της διάχυσης ρευστών στη λιθόσφαιρα.
2. Να μελετά φαινόμενα επαγόμενης σεισμικότητας με έμφαση την επίδραση της λειτουργίας των μεγάλων τεχνιτών λιμνών (φράγματα) στη σεισμική δραστηριότητα της περιοχής που εδρεύουν.
3. Να υπολογίζει παραμέτρους σχάσης εγκαρσίων κυμάτων.
4. Να αξιολογεί την επίδραση των ρευστών στις μεταβολές των παραμέτρων σχάσης εγκαρσίων κυμάτων.
5. Να εξοικειωθεί με την ανάλυση μικροσεισμικών δεδομένων σχετιζόμενων με υδραυλική θραύση.
6. Να αξιολογεί τα αποτελέσματα μελετών που έχουν δημοσιευθεί σε διεθνή επιστημονικά περιοδικά που συσχετίζουν την παρουσία ρευστών με τη σεισμικότητα σε ενεργειακά πεδία.
Παραδόσεις μαθήματος
• Ελαστικότητα, σεισμοί και μικροσεισμική παρακολούθηση
• Γραμμική ελαστικότητα και σεισμικά κύματα
• Γεωμηχανικές ιδιότητες των σεισμών (ανάπτυξη πεπερασμένων ρωγμών, συνθήκες ανάπτυξης ρωγμών)
• Εισαγωγή στη μικροσεισμική παρακολούθηση
• Θεμελιώδης αρχές της ποροελαστικότητας- Γραμμικές σχέσεις τάσης-παραμόρφωσης σε ποροελαστικό μέσο
• Παραμόρφωση σε μικρορωγμές και ρωγμές κορεσμένες σε ρευστά
• Ροή ρευστών και δυναμική ποροελαστικότητα,
• Μη γραμμικά αποτελέσματα ποροελαστικών παραμορφώσεων (Παραμόρφωση πόρου και χώρου θραύσης, Εξάρτηση τάσεων από τις ελαστικές ιδιότητες, Μη γραμμική φύση του συντελεστή Biot-Willis, Μέγεθος σύζευξης ποροελαστικής τάσης, συντελεστές ενεργούς τάσης, εξάρτηση τάσης από τη διαπερατότητα του μέσου διάδοσης).
• Σεισμικότητα και γραμμική διάχυση πορικής πίεσης
• Μελέτη περίπτωσης: KTB
• Γραμμική ανακούφιση της πορικής πίεσης ως μηχανισμός διέγερσης
• Διεγειρόμενα μέτωπα σεισμικότητας- Μέτωπα σεισμικότητας και ποροελαστική σύζευξη
• Σεισμικότητα σε υδραυλικά ετερογενή μέσα
• Σεισμικότητα στην ευρύτερη περιοχή μεγάλων φραγμάτων
• Σεισμική Ανισοτροπία και Ρευστά
• Βασικές έννοιες σεισμικής ανισοτροπίας και σχάσης εγκαρσίων κυμάτων
• Μέθοδοι Μέτρησης Παραμέτρων Σχάσης (χειρακτικές, ημιαυτόματες και πλήρως αυτόματες)
• Επίδραση ρευστών στις παραμέτρους σχάσης εγκαρσίων κυμάτων
• Μεταβολές παραμέτρων σχάσης εγκαρσίων κυμάτων
• Σεισμικότητα κατά την έκχυση ρευστών
Με την επιτυχή ολοκλήρωση του μαθήματος ο φοιτητής/τρια θα είναι ικανός/η:
1. Να αναγνωρίζει και να περιγράφει το φαινόμενο της διάχυσης ρευστών στη λιθόσφαιρα.
2. Να μελετά φαινόμενα επαγόμενης σεισμικότητας με έμφαση την επίδραση της λειτουργίας των μεγάλων τεχνιτών λιμνών (φράγματα) στη σεισμική δραστηριότητα της περιοχής που εδρεύουν.
3. Να υπολογίζει παραμέτρους σχάσης εγκαρσίων κυμάτων.
4. Να αξιολογεί την επίδραση των ρευστών στις μεταβολές των παραμέτρων σχάσης εγκαρσίων κυμάτων.
5. Να εξοικειωθεί με την ανάλυση μικροσεισμικών δεδομένων σχετιζόμενων με υδραυλική θραύση.
6. Να αξιολογεί τα αποτελέσματα μελετών που έχουν δημοσιευθεί σε διεθνή επιστημονικά περιοδικά που συσχετίζουν την παρουσία ρευστών με τη σεισμικότητα σε ενεργειακά πεδία.
Παραδόσεις μαθήματος
• Ελαστικότητα, σεισμοί και μικροσεισμική παρακολούθηση
• Γραμμική ελαστικότητα και σεισμικά κύματα
• Γεωμηχανικές ιδιότητες των σεισμών (ανάπτυξη πεπερασμένων ρωγμών, συνθήκες ανάπτυξης ρωγμών)
• Εισαγωγή στη μικροσεισμική παρακολούθηση
• Θεμελιώδης αρχές της ποροελαστικότητας- Γραμμικές σχέσεις τάσης-παραμόρφωσης σε ποροελαστικό μέσο
• Παραμόρφωση σε μικρορωγμές και ρωγμές κορεσμένες σε ρευστά
• Ροή ρευστών και δυναμική ποροελαστικότητα,
• Μη γραμμικά αποτελέσματα ποροελαστικών παραμορφώσεων (Παραμόρφωση πόρου και χώρου θραύσης, Εξάρτηση τάσεων από τις ελαστικές ιδιότητες, Μη γραμμική φύση του συντελεστή Biot-Willis, Μέγεθος σύζευξης ποροελαστικής τάσης, συντελεστές ενεργούς τάσης, εξάρτηση τάσης από τη διαπερατότητα του μέσου διάδοσης).
• Σεισμικότητα και γραμμική διάχυση πορικής πίεσης
• Μελέτη περίπτωσης: KTB
• Γραμμική ανακούφιση της πορικής πίεσης ως μηχανισμός διέγερσης
• Διεγειρόμενα μέτωπα σεισμικότητας- Μέτωπα σεισμικότητας και ποροελαστική σύζευξη
• Σεισμικότητα σε υδραυλικά ετερογενή μέσα
• Σεισμικότητα στην ευρύτερη περιοχή μεγάλων φραγμάτων
• Σεισμική Ανισοτροπία και Ρευστά
• Βασικές έννοιες σεισμικής ανισοτροπίας και σχάσης εγκαρσίων κυμάτων
• Μέθοδοι Μέτρησης Παραμέτρων Σχάσης (χειρακτικές, ημιαυτόματες και πλήρως αυτόματες)
• Επίδραση ρευστών στις παραμέτρους σχάσης εγκαρσίων κυμάτων
• Μεταβολές παραμέτρων σχάσης εγκαρσίων κυμάτων
• Σεισμικότητα κατά την έκχυση ρευστών
LEARNING OUTCOMES
Knowledge
“Geophysical fluids and induced seismicity” is a unique class that combines the study of geophysical fluids with the induced seismicity. Fluids diffusion within the crust is one of the most crucial effects within the Earth sciences. During the course we present how fluids diffusion triggers seismicity. We focus in the spatiotemporal evolution of induced seismicity in terms of non linear dynamics and complexity science.
The student is getting familiar with the analysis of data of microseismic monitoring and hydraulic fracture.
Through the successful completion of this lesson, the trainees will be able to:
- Obtain the necessary knowledge and skills regarding fluid diffusion in the lithosphere.
- Know the conditions, the planning and the expected results of fluid diffusion in the lithosphere.
- Analyze microseismic observations related with hydraulic fracture
- Know the main methods and techniques processing and interpretation.
Skills
- Research, analysis and composition of data and information with the contribution of the appropriate technology
- Adaptation to new situations
- Making decisions
- Autonomic work
- Teamwork
- Work in an inter-scientific environment
- Promotion of free, creative and inductive thought.
Semester:
Winter
Offered:
2021