Relocation of the February 2016 Mt. Pandan earthquake sequence using double difference with waveform cross correlation

2018 ◽  
Author(s):  
Renhard Sipayung ◽  
Muhamad Rizha Alhafiz ◽  
Rezki Agus ◽  
Dimas Sianipar
Keyword(s):  
Cross Correlation ◽  
Earthquake Sequence ◽  
Double Difference ◽  
Waveform Cross Correlation

scholarly journals Spatiotemporal patterns of microseismicity for the identification of active fault structures using seismic waveform cross-correlation and double-difference relocation

2017 ◽  
Author(s):  
Βασίλειος Καπετανίδης
Keyword(s):  
Cross Correlation ◽  
Active Fault ◽  
Spatiotemporal Patterns ◽  
Double Difference ◽  
Seismic Waveform ◽  
Waveform Cross Correlation ◽  
Fault Structures

Οι σεισμικές ακολουθίες χαρακτηρίζονται συχνά από διακριτά μοτίβα, όπως χωρικές και χρονικές συστάδες, μονόπλευρη, αμφίπλευρη ή ακτινική μετανάστευση υποκέντρων και εξάρσεις στο ρυθμό σεισμικότητας. Αυτά εξαρτώνται από τη γεωμετρία του δικτύου ρηγμάτων, το καθεστώς τάσεων περιφερειακής κλίμακας με τοπικές ανωμαλίες εξαιτίας ανακατανομής τάσεων ύστερα από ισχυρά γεγονότα ή ασεισμικούς παράγοντες όπως ερπυσμό και διάχυση ρευστών υπό πίεση. Είναι σύνηθες στη χωρικά συσταδοποιημένη σεισμικότητα να εμφανίζονται σεισμοί με όμοιες εστιακές παραμέτρους (σμηνοσεισμοί, ή multiplets), οι οποίοι παράγουν όμοιες σεισμικές αναγραφές. Στην παρούσα διδακτορική διατριβή αξιοποιείται το φαινόμενο της ομοιότητας κυματομορφών με σκοπό τη βελτίωση της χωροχρονικής κατανομής των σεισμών ενός καταλόγου, τόσο σε ποσότητα δεδομένων, μέσω μεθόδων ημιαυτόματης ανίχνευσης και εντοπισμού, όσο και σε ποιότητα, εφαρμόζοντας επαναπροσδιορισμό υψηλής ευκρίνειας με τη μέθοδο των διπλών διαφορών που ελαχιστοποιεί τις αβεβαιότητες των σχετικών υποκεντρικών θέσεων. Η προτιμώμενη μέθοδος για τη μέτρηση της ομοιότητας κυματομορφών είναι το μέγιστο της συνάρτησης ετεροσυσχέτισης στο πεδίο του χρόνου. Τα χαρακτηριστικά της εξετάζονται ως προς διάφορες παραμέτρους, όπως τα συχνοτικά φίλτρα που εφαρμόζονται, το μήκος παραθύρου και η διάρκεια της σεισμικής πηγής, καθώς και τη βέλτιστη τιμή κατωφλίου για συσταδοποίηση με σύνδεση του «πλησιέστερου γείτονα». Αναπτύχθηκε μια ημιαυτόματη μέθοδος προσδιορισμού χρόνων άφιξης, βασισμένη στην τεχνική του «ανιχνευτή συσχέτισης» που αξιοποιεί την ομοιότητα κυματομορφών σε πολλαπλούς σταθμούς. Η μέθοδος αυτή έχει τροποποιηθεί σε έναν υβριδικό αλγόριθμο που συνδυάζει την αυξημένη ανιχνευσιμότητα ενός μεμονωμένου σταθμού με έναν υψηλής ευαισθησίας αυτόματο αλγόριθμο προσδιορισμού του χρόνου άφιξης σεισμικών φάσεων, ο οποίος βασίζεται στο Κριτήριο Πληροφορίας του Akaike και σε στατιστική ανώτερης τάξεως (κύρτωση και λοξότητα). Περιγράφεται, επίσης, μία μέθοδος προσδιορισμού του μεγέθους σεισμικής ροπής μέσα από φασματική ανάλυση, με έμφαση σε τροποποιήσεις που επιτρέπουν τον υπολογισμό του σε τοπικούς μικροσεισμούς με στενό συχνοτικό εύρος και χαμηλό λόγο σήματος προς θόρυβο. Οι αλγόριθμοι που αναπτύχθηκαν επιτρέπουν τον δεκαπλασιασμό της ποσότητας σεισμών ενός σεισμικού καταλόγου και τη βελτίωση της πληρότητάς του κατά περίπου μία τάξη μεγέθους.Παρουσιάζονται διάφορες μελέτες περιπτώσεων που περιλαμβάνουν πρότυπα μετασεισμικών ακολουθιών (όπως για τους σεισμούς της Ανδραβίδας το 2008, της Κεφαλονιάς το 2014 και της Λευκάδας το 2015) καθώς και σεισμικών σμηνών (όπως στη Λίμνη Τριχωνίδα το 2007, την Οιχαλία το 2011 και την Ελίκη το 2013). Η κύρια περιοχή μελέτης είναι ο δυτικός Κορινθιακός Κόλπος, με ειδική έμφαση σε σεισμούς που καταγράφηκαν την περίοδο 2000-2007 από το τοπικό δίκτυο Corinth Rift Laboratory (CRL). Οι επαναπροσδιορισμένοι κατάλογοι, ύστερα από χωρική συσταδοποίηση και διαχωρισμό σε διαδοχικές χρονικές περιόδους, διερευνώνται μέσω πολλαπλών εγκάρσιων τομών και χωροχρονικών προβολών. Η εξέλιξη του ιστορικού των σμηνοσεισμών δίνει μία εικόνα για τον τρόπο με τον οποίο εξαπλώνεται η σεισμικότητα σε νέα τμήματα ρηγμάτων που δεν είχαν διαρρηχθεί, την προϋπάρχουσα δραστηριότητα σε περιοχές που αργότερα έδωσαν ισχυρές σεισμικές συστάδες και την επαναλαμβανόμενη σεισμικότητα σε τμήματα ρηξιγενών ζωνών. Όπου τα δεδομένα το επιτρέπουν, κατασκευάζονται σύνθετοι μηχανισμοί γένεσης για χωρικές συστάδες ή ομάδες σμηνοσεισμών που βοηθούν συμπληρωματικά στην ερμηνεία της χωρικής ανάλυσης και τον προσδιορισμό των ενεργοποιημένων ρηξιγενών δομών. Αναζητούνται μοτίβα χωροχρονικής σεισμικής μετανάστευσης που αποκαλύπτουν την πιθανή επίδραση ρευστών κατά τη διάρκεια σεισμικών σμηνών και προσδιορίζονται παράμετροι όπως η υδραυλική διαχυτικότητα και η ταχύτητα μετανάστευσης. Τέλος, εξετάζεται η συνεισφορά ασεισμικών παραγόντων μέσα από μοντέλα ETAS (Μετασεισμική Ακολουθία Σποραδικού Τύπου) που παρέχουν, επιπροσθέτως, πληροφορία για την παραγωγικότητα μετασεισμών και τον ρυθμό απόσβεσης.

The 2003 Ms6.1 Minle Earthquake: An Earthquake in the Minle-Yongchang Reverse Fault-Related Fold Belt in the Hexi Corridor, NW China

2021 ◽  
Vol 9 ◽  
Author(s):  
Xiaobo Zou ◽  
Daoyang Yuan ◽  
Yanxiu Shao ◽  
Xingwang Liu ◽  
Weipeng Ge ◽  
...  
Keyword(s):  
Hexi Corridor ◽  
Earthquake Sequence ◽  
Stereo Image ◽  
Double Difference ◽  
Deformation Pattern ◽  
Reverse Fault ◽  
The Tibetan Plateau ◽  
Seismogenic Fault ◽  
Waveform Cross Correlation ◽  
Dip Angle

The Minle-Yongchang fault is an active reverse fault-related fold structural belt developed in the Hexi Corridor Basin on the northeastern edge of the Tibetan Plateau. An earthquake of Ms6.1 occurred near the Minle-Yongchang fault zone in 2003. The deformation pattern of the Minle-Yongchang fault and its relationship with this strong earthquake, however, are still not well known. In this study, we used the methods of HYPOINVERSE absolute location and double-difference location with waveform cross-correlation technology to relocate the 2003 Minle earthquake sequence. In total, 383 earthquakes are precisely relocated. Based on the results of precise seismic relocation, using the method of determining fault planes by small earthquakes, the seismogenic fault is found to be a low-angle thrust with a strike of 311°, a dip of NE, and a dip angle of 14°. It does not rupture the surface, extends to 19–20 km depth, and is hidden beneath the Yonggu Anticline. We also employed the cut-and-paste (CAP) method with a broadband waveform to determine the focal mechanism of the mainshock in 2003: the strike is 311°; the dip is 34°; and the rake is 90°. The fault plane parameters obtained in these two ways are roughly consistent. We also used a digital elevation model (DEM) derived from the SPOT 6 stereo image pair and high-precision differential Global Positioning System (GPS) to measure the displacement of terraces. Topographic profiles along the terraces across the Minle-Yongchang fault show that high alluvial terrain exhibits fold deformation. The vertical offsets of the T2 and T3 terraces along the Tongziba River are approximately 2.3 and 22 m, respectively. Optically stimulated luminescence (OSL) dating indicates that the ages of T2 and T3 are 11.3 and 106 ka, respectively. We calculated an average uplift rate of 0.21 ± 0.05 mm/a by dividing the vertical offset by age. According to the spatial distribution of the relocated earthquake sequence and terrace deformation in the study area, the Ms6.1 Minle earthquake in 2003 was caused by the latest activity of a blind reverse fault-related fold in the Hexi Corridor Basin.

Waveform Cross-Correlation Relocation and Focal Mechanisms for the 2019 Ridgecrest Earthquake Sequence

2020 ◽  
Vol 91 (4) ◽  
pp. 2055-2061 ◽  
Author(s):  
Guoqing Lin
Keyword(s):  
Cross Correlation ◽  
Seismic Velocity ◽  
Velocity Model ◽  
Volcanic Field ◽  
Strike Slip ◽  
Focal Mechanisms ◽  
Earthquake Sequence ◽  
Waveform Data ◽  
Waveform Cross Correlation ◽  
First Motion

Abstract I present a high-precision earthquake relocation catalog and first-motion focal mechanisms before and during the 2019 Ridgecrest earthquake sequence in eastern California. I obtain phase arrivals, first-motion polarities, and waveform data from the Southern California Earthquake Data Center for more than 24,000 earthquakes with the magnitudes varying between −0.7 and 7.1 from 1 January to 31 July 2019. I first relocate all the earthquakes using phase arrivals through a previously developed 3D seismic-velocity model and then improve relative location accuracies using differential times from waveform cross correlation. The majority of the relocated seismicity is distributed above 12 km depth. The seismicity migration along the northwest–southeast direction can be clearly seen with an aseismic zone near the Coso volcanic field. Focal mechanisms are solved for all the relocated events based on the first-motion polarity data with dominant strike-slip fault solutions. The Mw 6.4 and 7.1 earthquakes are positioned at 12.45 and 4.16 km depths after the 3D relocation, respectively, with strike-slip focal solutions. These results can help our understanding of the 2019 Ridgecrest earthquake sequence and can be used in other seismological and geophysical studies.

scholarly journals The Alland earthquake sequence in Eastern Austria: Shedding light on tectonic stress geometry in a key area of seismic hazard

2019 ◽  
Vol 112 (2) ◽  
pp. 182-194
Author(s):  
Sven Schippkus ◽  
Helmut Hausmann ◽  
Zacharie Duputel ◽  
Götz Bokelmann ◽  
_ _
Keyword(s):  
Moment Tensor ◽  
Earthquake Sequence ◽  
Fault System ◽  
Double Difference ◽  
Reverse Fault ◽  
Vienna Basin ◽  
Regional Stress ◽  
3D Velocity Model ◽  
Waveform Cross Correlation ◽  
Eastern Austria

AbstractWe present our results on the fault geometry of the Alland earthquake sequence in eastern Austria (Eastern Alps) and discuss its implications for the regional stress regime and active tectonics. The series contains 71 known events with local magnitudes 0.1 ≤ ML ≤ 4.2 that occurred in between 2016 and 2017. We locate the earthquakes in a regional 3D velocity model to find absolute locations. These locations are then refined by relocating all events relative to each other using a double-difference approach, based on relative travel times measured from waveform cross-correlation and catalogue data. We also invert for the moment tensor of the ML = 4.2 mainshock by fitting synthetic waveforms to the recorded seismo-grams using a combination of the L1- and L2-norms of the waveform differences. Direct comparison of waveforms of the largest events in the sequence suggests that all of them ruptured with very similar mechanisms. We find that the sequence ruptured a reverse fault, that is dipping with ~30° towards ~north-northeast (NNE) at 6–7 km depth. This is supported by both the hypocentres and the mainshock source mechanism. The fault is most likely located in the buried basement of the Bohemian massif, the “Bohemian Spur”. This (reverse) fault has a nearly perpendicular orientation to the normal-fault structures of the Vienna Basin Transfer Fault System further east at a shallower depth, indicating a lateral stress decoupling that can also act as a vertical stress decoupling in some places. In the west, earthquakes (at a larger depth within the upper crust) show compressive stresses, whereas the Vienna Basin to the east shows extensional (normal-faulting) stress. This provides insight into the regional stress field and its spatial variation, and it helps to better understand earthquakes in the area, including the “1590 Ried am Riederberg” earthquake.

Waveform Cross‐Correlation for Differential Time Measurement: Bias and Limitations

2019 ◽  
Author(s):  
Martin Bachura ◽  
Tomáš Fischer
Keyword(s):  
Cross Correlation ◽  
Double Difference ◽  
Correlation Technique ◽  
S Waves ◽  
Aftershock Sequences ◽  
Waveform Cross Correlation ◽  
West Bohemia ◽  
The Cross ◽  
Cross Correlation Technique ◽  
Magnitude Difference

ABSTRACT The waveform cross‐correlation technique is a popular tool for estimating the differential times of seismic phases in a fast and reliable manner. Differential times are used for a variety of methods, with the double‐difference relocation method HypoDD being the most popular. In this work, we analyzed the precision and possible error of cross‐correlated differential times by conducting a simple comparison with reference manual datasets. Our study was carried out on two well‐studied mainshock–aftershock datasets from the seismically active West Bohemia region (Czechia). We observed that the magnitude difference δML between two cross‐correlated earthquakes presents a significant bias, resulting in the over‐ or underestimation of the final differential time of both P and S waves. The earthquakes of differing magnitudes exhibit unequal first pulse durations in otherwise similar waveforms. As a result, the cross‐correlated differential time, which shifts seismograms to the position of maximum cross‐correlation, is different from the differential time between phase arrivals. Our test cases revealed that the resulting deviation from the true differential time depends on the actual δML and can reach values higher than 0.025 s when δML>2. Hence, in standard differential time datasets, the error has a greater impact on the data related to strong events—mainshocks. In HypoDD applications, the error leads to mislocations of mainshocks, and at the same time, the locations of the weak events are improved. We demonstrate the mislocation potential of the error on relocated hypocenters of mainshock–aftershock sequences and earthquake swarms from West Bohemia, as well as on synthetic tests. The error cannot be avoided by changing the cross‐correlated window length or filtration. We propose a few suggestions to suppress the consequences of the magnitude difference data bias. Nonetheless, the differential times error and its effects cannot currently be completely suppressed using the mentioned methods.

Supplemental Material: Geophysical analysis of the 30 July 1972 Sitka, Alaska, earthquake sequence

2020 ◽  
Author(s):  
Juan A. Ochoa Chavez ◽  
Diane Doser
Keyword(s):  
Earthquake Sequence ◽  
Double Difference ◽  
Alaska Earthquake

Supplemental Material 1 contains relocated aftershocks of 30 July 1972 sequence. Supplemental Material 2 contains relocation parameters used in double-difference algorithm (HYPODD).<br>

Sign in / Sign up

Export Citation Format

Share Document