Jökull


Jökull - 01.01.2014, Síða 81

Jökull - 01.01.2014, Síða 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
Síða 1
Síða 2
Síða 3
Síða 4
Síða 5
Síða 6
Síða 7
Síða 8
Síða 9
Síða 10
Síða 11
Síða 12
Síða 13
Síða 14
Síða 15
Síða 16
Síða 17
Síða 18
Síða 19
Síða 20
Síða 21
Síða 22
Síða 23
Síða 24
Síða 25
Síða 26
Síða 27
Síða 28
Síða 29
Síða 30
Síða 31
Síða 32
Síða 33
Síða 34
Síða 35
Síða 36
Síða 37
Síða 38
Síða 39
Síða 40
Síða 41
Síða 42
Síða 43
Síða 44
Síða 45
Síða 46
Síða 47
Síða 48
Síða 49
Síða 50
Síða 51
Síða 52
Síða 53
Síða 54
Síða 55
Síða 56
Síða 57
Síða 58
Síða 59
Síða 60
Síða 61
Síða 62
Síða 63
Síða 64
Síða 65
Síða 66
Síða 67
Síða 68
Síða 69
Síða 70
Síða 71
Síða 72
Síða 73
Síða 74
Síða 75
Síða 76
Síða 77
Síða 78
Síða 79
Síða 80
Síða 81
Síða 82
Síða 83
Síða 84
Síða 85
Síða 86
Síða 87
Síða 88
Síða 89
Síða 90
Síða 91
Síða 92
Síða 93
Síða 94
Síða 95
Síða 96
Síða 97
Síða 98
Síða 99
Síða 100
Síða 101
Síða 102
Síða 103
Síða 104
Síða 105
Síða 106
Síða 107
Síða 108
Síða 109
Síða 110
Síða 111
Síða 112
Síða 113
Síða 114
Síða 115
Síða 116
Síða 117
Síða 118
Síða 119
Síða 120
Síða 121
Síða 122
Síða 123
Síða 124
Síða 125
Síða 126
Síða 127
Síða 128
Síða 129
Síða 130
Síða 131
Síða 132
Síða 133
Síða 134
Síða 135
Síða 136
Síða 137
Síða 138
Síða 139
Síða 140
Síða 141
Síða 142
Síða 143
Síða 144
Síða 145
Síða 146
Síða 147
Síða 148
Síða 149
Síða 150
Síða 151
Síða 152
Síða 153
Síða 154
Síða 155
Síða 156
Síða 157
Síða 158
Síða 159
Síða 160

x

Jökull

Beinleiðis leinki

Hvis du vil linke til denne avis/magasin, skal du bruge disse links:

Link til denne avis/magasin: Jökull
https://timarit.is/publication/1155

Link til dette eksemplar:

Link til denne side:

Link til denne artikel:

Venligst ikke link direkte til billeder eller PDfs på Timarit.is, da sådanne webadresser kan ændres uden advarsel. Brug venligst de angivne webadresser for at linke til sitet.