Currently browsing tag

foci

foci

Paper in GRL on non-double-couple components at The Geysers geothermal field

Finally we published a paper related to investigation of seismic moment tensors of microseismic events at The Geysers geothermal field.

Reference

Martínez-Garzón, P., Kwiatek, G., Bohnhoff, M., and G. Dresen (2017). Volumetric components in the earthquake source related to fluid injection and stress state. Geophys. Res. Lett. 44, DOI: 10.1002/2016GL071963. [ Article Page ]

Abstract

We investigate source processes of fluid-induced seismicity from The Geysers geothermal
reservoir in California to determine their relation with hydraulic operations and improve the corresponding seismic hazard estimates. Analysis of 869 well-constrained full moment tensors (Mw 0.8–3.5) reveals significant non-double-couple components (>25%) for about 65% of the events. Volumetric deformation is governed by cumulative injection rates with larger non-double-couple components observed near the wells and during high injection periods. Source mechanisms are magnitude dependent and vary significantly between faulting regimes. Normal faulting events (Mw<2) reveal substantial volumetric components indicating dilatancy in contrast to strike-slip events that have a dominant double-couple source. Volumetric components indicating closure of cracks in the source region are mostly found for reverse faulting events with Mw>2.5. Our results imply that source processes and magnitudes of fluid-induced seismic events are strongly affected by the hydraulic operations, the reservoir stress state, and the faulting regime.

Another paper on Acoustic Emission

We published a paper in European Journal of Environmental and Civil Engineering on analysis of acoustic emission data in fracture and fluid-injection experiments in sandstone. Here is the reference:

Kwiatek, G., Charalampidou, E.-M., Dresen, G., and S. Stanchits (2014). An improved method for seismic moment tensor inversion of acoustic emissions through assessment of sensor coupling and sensitivity to incidence angle. Int. J. Rock Mech. Min. Sci. 65, 153-161, DOI: 10.1016/j.ijrmms.2013.11.005 [ Article Page ]

Abstract:

We performed laboratory experiments on sandstone specimens to study brittle failure and the reactivation of an experimentally produced failure plane induced by pore-pressure perturbations using constant force control in high compressive stress states. Here, we focus on the shear failure of a dry sample and the later on induced fracture plane reactivation due to water injection. Acoustic Emission (AE) monitoring has been used during both experiments. We also used ultrasonic wave velocities to monitor pore fluid migration through the initially dry specimen. To characterise AE source mechanisms, we analysed first motion polarities and performed full moment tensor inversion at all stages of the experiments. For the case of water injection on the dry specimen that previously failed in shear, AE activity during formation of new fractures is dominated by tensile and shear sources as opposed to the fracture plane reactivation, when compressive and shear sources are most frequent. Furthermore, during the reactivation of the latter, compressive sources involve higher compressive components compared to the shear failure case. The polarity method and the moment tensor inversion reveal similar source mechanisms but the latter provides more information on the source components.

Uaktualnienie do FOCI

Przygotowałem niewielkie uaktualnienie do programu FOCI. Wersja 3.2.1 poprawia drukowanie rozwiązania tensora momentu sejsmicznego w sytuacji gdy włączony jest test głębokości rozwiązania. Od tej pory użytkownik może sam zdecydować, jakie rozwiązanie jest drukowane.

Uaktualniona wersja dostępna jest w sekcji Pobierz projektu FOCI.

Statystyki w nowej wersji Foci

Wkrótce opublikowana zostanie nowa wersja programu Foci która rozpocznie nową serię z oznaczeniem “Rhea”. Oprócz sporej ilości poprawek i usprawnień pojawi się możliwość wyświetlania statystyk parametrów inwersji tensora momentu sejsmicznego gdy wykorzystywany jest “Test głębokości”.

Test głębokości istnieje w programie Foci już od pewnego czasu. Pozwala on na obliczenie mechanizmu ogniska dla różnych głębokości ogniska. Jest to użyteczne, ponieważ znajomość właściwej głębokości wstrząsu ma dla obliczania tensora momentu sejsmicznego duże znaczenie. Wynika to z faktu, że w przeważającej większości kopalniane sieci sejsmometryczne złożone są z geofonów lub sejsmometrów rejestrujących składową pionową drgań gruntu. Jednocześnie, typowa lokalizacja czujników pokrywa się (w sensie głębokości) z położeniem wstrząsów. Efektem tego jest następująca sytuacja: fale P propagują niemalże poziomo i rejestrowane są na czujnikach rejestrujących przeważnie składową pionową. Efektem tego są wysokie kąty wejścia fali, przekładające się na dużą poprawkę do amplitudy. Powoduje to niestety niestabilność rozwiązania tensora momentu sejsmicznego.

Test głębokości umożliwia policzenie mechanizmów ogniska dla wstrząsów położonych nieco poniżej lub powyżej oryginalnego hipocentrum. Dotychczas, Foci umożliwiał wyłącznie przeglądanie mechanizmów z różnych głębokości. W nowej wersji programu pojawi się nowe okno ze statystykami, pozwalające na wybranie najlepszego rozwiązania.

Zmiany wartości względnego błędu obliczania tensora momentu sejsmicznego wraz z głębokością.
Zmiany wartości względnego błędu obliczania tensora momentu sejsmicznego wraz z głębokością.

Powyższy rysunek przedstawia zmiany wartości względnego błędu wyznaczania tensora momentu sejsmicznego wraz z głębokością dla trzech typów rozwiązania równocześnie: pełnego, o śladzie zerowym oraz ścinającego. Widać, że rozwiązanie ścinające jest znacznie lepsze, jeśli założymy że hipocentrum jest nieco poniżej (30m) oryginalnej lokalizacji.

Zmiany procentowej wartości składowych dla pełnego rozwiązania tensora momentu sejsmicznego w funkcji głębokości.
Zmiany procentowej wartości składowych dla pełnego rozwiązania tensora momentu sejsmicznego w funkcji głębokości.

Kolejny rysunek przedstawia zmiany procentowej wartości składowych tensora (izotropowa, CLVD i ścinająca) dla rozwiązania pełnego tensora momentu sejsmicznego w funkcji głębokości. Na rysunku widać, że rozwiązanie dla oryginalnej głębokości wstrząsu charakteryzuje się dużymi wartościami składowych nieścinających (około -30% zarówno dla CLVD jak i dla składowej izotropowej). W sytuacji gdy jesteśmy pewni, że tak duże składowe izotropowe są nierealne (np. wstrząs pojawił się na znanym uskoku) można rozważyć, czy lokalizacja wstrząsu jest prawidłowa. Jeśli głębokość wstrząsu zostanie przesunięta o 30m poniżej oryginalnej lokalizacji, zarówno składowa izotropowa jak i CLVD są bliskie 0%.

Powyższe statystyki pojawią się w najbliższej wersji programu Foci.