Jökull


Jökull - 01.01.2014, Blaðsíða 81

Jökull - 01.01.2014, Blaðsíða 81
Earthquake Sequence 1973–1996 in Bárðarbunga volcano APPENDIX Stress-drop of Bárðarbunga earthquakes relative to regular tectonic earthquakes in Iceland. Seismic stress drop is a factor that can account for difference in corner frequency of earthquakes of similar size. A priori, the corner frequency of e.g. the larger, Vatnafjöll event, is expected to be lower than that of the smaller Bárðarbunga 1996 event. It turns out that corner frequency of the Vatna- fjöll event is three times as high as the Bárðarbunga event of 1996 (Table 2). Similarly the corner frequency of the larger Skagafjörður 1994 event (MW =5.5) is twice as high as that of Bárðarbunga 1995 event (MW =5.4) (Table 2). The Vatnafjöll earthquake nucleated in the lower crust, with cen- troid depth of 6.6 km (Bjarnason and Einarsson, 1991), but it is argued here that the unusually low corner frequencies of the Bárðarbunga medium size earthquakes do suggest shal- low sources as previous authors have suggested (Einarsson, 1991, Nettles and Ekström, 1998; Konstantinou et al., 2003; Tkalc̆ić et al., 2009). Categorizing stress drop in Bárðarbunga earthquakes, three principal methods come to mind: Static stress drop es- timates; dynamic stress drop from source time functions de- termined with moment tensor inversion; and dynamic stress drop from corner frequency: Static stress drop Calculation of static stress drop ∆σstatic = CgµD/A 1/2 (eq. 1) is not feasible because of lack of information on most of the parameters that it depends on, fault area (A), fault geometry (Cg), and average slip (D). However, the shear modulus (µ) in the fault region is assumed to be equal to the average modulus for the Central and North Iceland Volcanic zones (Bjarnason and Schmeling, 2009). Dynamic stress drop and source time function Nettles and Ekström (1998) reported unusually long source- time functions (4–7 s) for the intermediate Bárðarbunga earthquakes in the years 1976–1996, with 5 s for the 1996 event. Fichtner and Tkalc̆ić (2010) concluded that the source duration of the 1996 event could not be well con- strained, in spite of the higher frequency resolution of local broadband recordings used (HOTSPOT array, Foulger et al., 2001). The duration in the range of 3–8 s was estimated by these authors, with maximum moment release in the first 3.5 s. Konstantinou et al. (2003) estimated∼5 s long source time function for the 1996 event. All these estimates sug- gest long source duration, and 5 s duration of the 1996 event is 3/4 longer than average for earthquakes of that size (Ek- ström et al., 1992). Although longer than average source time function may be an indicator of low stress drop event, as the Brune model suggests, firm theoretical or empirical relations with observations are still lacking (see e.g. Scholz, 1990; Bizzarri, 2010). There is even a case of very long source duration event compared to the average that may not have been with low stress drop (Ekström et al., 1992). It is, however, generally agreed that longer than average source duration indicates low rupture velocity (Vr). For the estimated 12 km long rupture in the 1996 event, assuming unilateral rupture (reasonable assumption based on Stefánsson et al. (1996) aftershock distribution), the rup- ture velocity (maximum velocity) is 2.4 km/s, which is a low value. Assuming a normal value ratio of rupture ve- locity to source shear velocity to be Vr/β = 0.9, this gives source depth of 2.0–2.5 km, and Vr/β = 0.7, a source depth of ∼5.0 km, using the shear velocity structure of Bjarna- son and Schmeling (2009) for Central Iceland. It is not rea- sonable to assume Vr/β to be lower than 0.7, because that would place the source at unreasonable depth in the lower crust or even in the mantle. As stress drop (eq. 1) is a linear function of the shear modulus there is an indication that a shallow source earthquake would tend to have lower stress drop. In the laboratory this effect is observed: At low con- fining pressure (equivalent to shallow depth) the material friction is smaller than at greater pressure, and hence the loading force (stress) needed for slip is smaller. As stress drop is proportional to the loading force (Scholz, 1990), it follows that the stress drop is also lowered. Therefore, it is concluded, that these observations do indicate a low stress drop of a shallow (2.0–5.0 km) event. It seems unlikely that the rupture depths of the other Bárðarbunga events, with similar source properties, would deviate much from the above depth range. Dynamic stress drop and corner frequency The relationships of corner frequency f of earthquake spec- tra of a circular crack model of Sato and Hirasawa (1973) were reviewed by Aki and Richards (1980) [p. 820–821]. The Sato and Hirasawa (1973) model spectra have a Brune (1970) like ω−2 asymptote beyond the corner frequency. The dependence of azimuthally averaged P-wave corner fre- quency 〈fp〉, is 2π〈fp〉 = Cpα/R (eq. 2), where α is P-wave velocity at the source, R is radius of the circular crack, and Cp is a scaling constant that depends on the ra- JÖKULL No. 64, 2014 81
Blaðsíða 1
Blaðsíða 2
Blaðsíða 3
Blaðsíða 4
Blaðsíða 5
Blaðsíða 6
Blaðsíða 7
Blaðsíða 8
Blaðsíða 9
Blaðsíða 10
Blaðsíða 11
Blaðsíða 12
Blaðsíða 13
Blaðsíða 14
Blaðsíða 15
Blaðsíða 16
Blaðsíða 17
Blaðsíða 18
Blaðsíða 19
Blaðsíða 20
Blaðsíða 21
Blaðsíða 22
Blaðsíða 23
Blaðsíða 24
Blaðsíða 25
Blaðsíða 26
Blaðsíða 27
Blaðsíða 28
Blaðsíða 29
Blaðsíða 30
Blaðsíða 31
Blaðsíða 32
Blaðsíða 33
Blaðsíða 34
Blaðsíða 35
Blaðsíða 36
Blaðsíða 37
Blaðsíða 38
Blaðsíða 39
Blaðsíða 40
Blaðsíða 41
Blaðsíða 42
Blaðsíða 43
Blaðsíða 44
Blaðsíða 45
Blaðsíða 46
Blaðsíða 47
Blaðsíða 48
Blaðsíða 49
Blaðsíða 50
Blaðsíða 51
Blaðsíða 52
Blaðsíða 53
Blaðsíða 54
Blaðsíða 55
Blaðsíða 56
Blaðsíða 57
Blaðsíða 58
Blaðsíða 59
Blaðsíða 60
Blaðsíða 61
Blaðsíða 62
Blaðsíða 63
Blaðsíða 64
Blaðsíða 65
Blaðsíða 66
Blaðsíða 67
Blaðsíða 68
Blaðsíða 69
Blaðsíða 70
Blaðsíða 71
Blaðsíða 72
Blaðsíða 73
Blaðsíða 74
Blaðsíða 75
Blaðsíða 76
Blaðsíða 77
Blaðsíða 78
Blaðsíða 79
Blaðsíða 80
Blaðsíða 81
Blaðsíða 82
Blaðsíða 83
Blaðsíða 84
Blaðsíða 85
Blaðsíða 86
Blaðsíða 87
Blaðsíða 88
Blaðsíða 89
Blaðsíða 90
Blaðsíða 91
Blaðsíða 92
Blaðsíða 93
Blaðsíða 94
Blaðsíða 95
Blaðsíða 96
Blaðsíða 97
Blaðsíða 98
Blaðsíða 99
Blaðsíða 100
Blaðsíða 101
Blaðsíða 102
Blaðsíða 103
Blaðsíða 104
Blaðsíða 105
Blaðsíða 106
Blaðsíða 107
Blaðsíða 108
Blaðsíða 109
Blaðsíða 110
Blaðsíða 111
Blaðsíða 112
Blaðsíða 113
Blaðsíða 114
Blaðsíða 115
Blaðsíða 116
Blaðsíða 117
Blaðsíða 118
Blaðsíða 119
Blaðsíða 120
Blaðsíða 121
Blaðsíða 122
Blaðsíða 123
Blaðsíða 124
Blaðsíða 125
Blaðsíða 126
Blaðsíða 127
Blaðsíða 128
Blaðsíða 129
Blaðsíða 130
Blaðsíða 131
Blaðsíða 132
Blaðsíða 133
Blaðsíða 134
Blaðsíða 135
Blaðsíða 136
Blaðsíða 137
Blaðsíða 138
Blaðsíða 139
Blaðsíða 140
Blaðsíða 141
Blaðsíða 142
Blaðsíða 143
Blaðsíða 144
Blaðsíða 145
Blaðsíða 146
Blaðsíða 147
Blaðsíða 148
Blaðsíða 149
Blaðsíða 150
Blaðsíða 151
Blaðsíða 152
Blaðsíða 153
Blaðsíða 154
Blaðsíða 155
Blaðsíða 156
Blaðsíða 157
Blaðsíða 158
Blaðsíða 159
Blaðsíða 160

x

Jökull

Beinir tenglar

Ef þú vilt tengja á þennan titil, vinsamlegast notaðu þessa tengla:

Tengja á þennan titil: Jökull
https://timarit.is/publication/1155

Tengja á þetta tölublað:

Tengja á þessa síðu:

Tengja á þessa grein:

Vinsamlegast ekki tengja beint á myndir eða PDF skjöl á Tímarit.is þar sem slíkar slóðir geta breyst án fyrirvara. Notið slóðirnar hér fyrir ofan til að tengja á vefinn.