The volcanic earthquake swarm of 1999 at the Eastern Gakkel Ridge, Arctic Ocean

• Main Author: Korger, Edith
• Format: Thesis
• Language: unknown
• Published: 2010
• Subjects: 38.38 Seismologie; 38.37 Magmatismus; Vulkanologie; Mittelozeanischer Rücken / ultralangsam / Erdbebenlokalisierung / Erdbeben / NonLinLoc / wahrscheinlichkeitsbasiert / Vergleichsstudie / Seismologie / Gakkel Rücken; mid-ocean ridge / ultraslow / earthquake localization / probabilistic / NonLinLoc / comparison / seismology / Gakkel Ridge; Arctic; Arctic Ocean; Gakkel Ridge
• Online Access: http://othes.univie.ac.at/11300/

Zwischen Januar und September 1999 wurde weltweit der bisher größte und längste Erdbebenschwarm an einem mittelozeanischen Rücken teleseismisch registriert. 252 Ereignisse, davon 11 Ereignisse mit mb >= 5.0 konnten bei 85°E am östlichen Gakkel Rücken (volle Spreizungsrate: 6-14 mm yr-1) lokalisiert werden. Ultralangsame Rücken werden durch vermindertes magmatisches Angebot charakterisiert, dass in diskreten Zentren fokkusiert ist. Auf Basis korrigierter Daten von ISC wurde der Erdbebenswarm mit dem wahrscheinlichkeitsbasierten Lokalisierungsprogramm NonLinLoc relokalisiert und die Lösung auf Einflüsse des Geschwindigkeitsmodells, der Stationsverteilung, sowie der Wichtungsverteilung untersucht. Als Geschwindigkeitsmodell wurde AK135 implementiert, während für nahe seismische Aufnehmer mit einer Epizentraldistanz von < 30° ein lokales Modell hinterlegt wurde. Die Lösung wurde auf 63 gut lokalisierte Epizentren beschränkt, die von oben genannten Parametern weitgehend unabhängig sind und einen 68% Fehler der Halbachsen in der Größenordnung von 15 km haben. Die neuen Epizentren häufen sich im zentralen Rifttal und an der südlichen Riftflanke. Ein Vergleich dieser Lösung mit einer Lokalisierung durch das konventionelle Programm Hyposat zeigt eine Unvereinbarkeit beider Lösungen auch unter Berücksichtigung der Fehlerellipsen. Dies reflektiert den Einfluss der Lokalisierungsroutine auf die Berechnung der Epizentren. Eine räumliche und zeitliche Analyse zeigt drei klar unterscheidbare Phasen in der Entwicklung des Erdbebenschwarms. Die erste Phase dauerte bis zum 1. Februar und zeigt Aktivierung der Kruste durch tektonische Vorgänge. In der zweiten Phase bis zum 6. April wird niedrigere seismische Energie in heterogener Kruste als Reaktion auf magmatische Vorgänge freigesetzt. Ein klares vulkanisches Ereignis ist nicht in den Daten sichtbar. Drei Ereignisse mit gut korrelierenden Wellenformen in der zweiten Aprilwoche, von denen man bisher dachte dass sie ein vulkanisches Ereignis anzeigen könnten, können jedoch durch Blattverschiebungen erklärt werden. In der dritten Phase zeigen die Beben möglicherweise eine Anpassung des Spannungsfeldes an die veränderten Bedingungen. In 1999 lasting over 7 months, the largest ever earthquake swarm at a mid-ocean ridge was teleseismically registered worldwide. It featured 252 recorded events, including 11 events with a magnitude mb >= 5.0 and originated from around 85°E at the eastern Gakkel Ridge (full spreading rate 6-14 mm yr-1). At ultraslow spreading ridges, heat loss by conductive cooling is thought to decrease magma supply and focus magmatism in widely spaced discrete volcanic centres. Using the ISC reviewed dataset, a relocation with the probabilistic routine NonLinLoc was tested extensively regarding the influence of velocity model, station coverage and weighting on the location result. For calculation of travel times, the velocity model AK135 combined with a regional velocity model for recording stations with epicentral distance < 30° was used. The dataset was reviewed with regard to the quality of the location and reduced to 63 well located events whose epicenter locations are largely independent of the above tested parameters. The 68% error in ellipse semi-major axes of the new localization is in the order of 15 km for the best events. The new locations of the epicenters show a clustering of events within the central rift valley and the southern rift flank. Comparing this probabilistic solution to that for the L2-norm-based algorithm Hyposat gives significant differences in the location for the well located dataset, the epicenters not even matching within error-ellipses. This reflects the influence of the location routine on the resulting locations. A spatiotemporal analysis showed three distinct phases in the evolution of the swarm. In the first phase up to the 1st of February a breaking of crust activates the area. The second phase from February, 1st up to April, 6th indicates seismic release of energy through heterogeneous crust reacting to magmatic pulses. A clear volcanic event is absent in the data. Three events with highly correlating waveforms within the second week of April which were thought to indicate a volcanic eruption could be explained by strike-slip mechanisms. At around April, 6th, the third phase in the temporal evolution of the swarm characterizes probably an adjustment of the stress field to the new regime.