A brittle failure model for long-period seismic events recorded at Turrialba Volcano, Costa Rica

Abstract

A temporary seismic network, consisting of 23 broadband and six short-period stations, wasinstalled in a dense network at Turrialba Volcano, Costa Rica, between 8 March and 4 May 2011. During thistime 513 long-period (LP) events were observed. Due to their pulse-like waveforms, the hypothesis thatthe events are generated by a slow-failure mechanism, based on a recent new model by Bean et al. (2014), istested. A significant number (107) of the LPs are jointly inverted for their source locations and mechanisms,using full-waveform moment tensor inversion. The locations are mostly shallow, with depths < 800 m belowthe active Southwest Crater. The results of the decompositions of the obtained moment tensor solutions showcomplex source mechanisms, composed of high proportions of isotropic and low, but seemingly significant,proportions of compensated linear vector dipole and double-couple components. It is demonstrated that thiscan be explained as mode I tensile fracturing with a strong shear component. The source mechanism is furtherinvestigated by exploring scaling laws within the data. The LPs recorded follow relationships very similar tothose of conventional earthquakes, exhibiting frequency-magnitude and corner frequency versus magnituderelationships that can be explained by brittle failure. All of these observations indicate that a slow-failure sourcemodel can successfully describe the generation of short-duration LP events at Turrialba Volcano

Se instaló una red sísmica temporal, que consta de 23 estaciones de banda ancha y seis de período corto, en una red densa en el Volcán Turrialba, Costa Rica, entre el 8 de marzo y el 4 de mayo de 2011. Durante este tiempo se observaron 513 eventos de período largo (LP). Debido a sus formas de onda similares a pulsos, la hipótesis de que los eventos son generados por un mecanismo de falla lenta, basada en un nuevo modelo reciente de Bean et al. (2014), está probado. Un número significativo (107) de LP se invierte conjuntamente para sus ubicaciones y mecanismos de fuente, utilizando la inversión del tensor de momento de forma de onda completa. Las ubicaciones son en su mayoría poco profundas, con profundidades <800 m por debajo del cráter activo Southwest. Los resultados de las descomposiciones de las soluciones de tensor de momento obtenidas muestran mecanismos fuente complejos, compuestos por altas proporciones de isotrópicos y proporciones bajas, pero aparentemente significativas, de componentes de dipolo vectorial lineal compensado y de doble par. Se demuestra que esto se puede explicar como fracturación por tracción en modo I con un componente de cizallamiento fuerte. El mecanismo de origen se investiga más a fondo explorando las leyes de escala dentro de los datos. Los LP registrados siguen relaciones muy similares a las de los terremotos convencionales, exhibiendo relaciones de frecuencia-magnitud y frecuencia de esquina versus magnitud que pueden explicarse por fallas frágiles. Todas estas observaciones indican que un modelo de fuente de falla lenta puede describir exitosamente la generación de eventos LP de corta duración en el Volcán Turrialba.

Uma rede sísmica temporária, composta por 23 estações de banda larga e seis estações de curto período, foi instalada em uma rede densa no Vulcão Turrialba, Costa Rica, entre 8 de março e 4 de maio de 2011. Durante este período, 513 eventos de longo período (LP) foram observados. Devido às suas formas de onda semelhantes a pulsos, a hipótese de que os eventos são gerados por um mecanismo de falha lenta, com base em um novo modelo recente de Bean et al. (2014), é testado. Um número significativo (107) de LPs são invertidos em conjunto para suas localizações e mecanismos de origem, usando inversão de tensor de momento de forma de onda completa. Os locais são em sua maioria rasos, com profundidades <800 m abaixo da cratera ativa do sudoeste. Os resultados das decomposições das soluções de tensor de momento obtidas mostram mecanismos de fonte complexos, compostos por altas proporções de isotrópicas e baixas, mas aparentemente significativas, proporções de dipolo vetor linear compensado e componentes de duplo-par. É demonstrado que isso pode ser explicado como um fraturamento por tração modo I com um forte componente de cisalhamento. O mecanismo de origem é mais investigado explorando as leis de escala nos dados. Os LPs registrados seguem relações muito semelhantes às dos terremotos convencionais, exibindo relações de frequência-magnitude e frequência de canto versus magnitude que podem ser explicadas por falha frágil. Todas essas observações indicam que um modelo-fonte de falha lenta pode descrever com sucesso a geração de eventos LP de curta duração no Vulcão Turrialba