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Strain release in relation to focal depth (1963)

Båth, Markus ; Duda, Seweryn J.

Springer

Pure and applied geophysics 56 (1963), S. 93-100

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ISSN: 1420-9136

Source: Springer Online Journal Archives 1860-2000

Topics: Geosciences , Physics

Description / Table of Contents: Zusammenfassung Es wird die Tiefenabhängigkeit der Deformationsauslösung in allen Erdbeben mit Magnitude 7 und darüber, im Zeitraum 1918–1952 untersucht. Die Deformationsauslösung hat ein ausgesprochenes Maximum in den obersten 75 km. Sie nimmt im Tiefenbereich zwischen 75 und 400 km exponential mit der Tiefe ab, wobei sich ein Minimum, das der Schicht mit niedriger Wellengeschwindigkeit entspricht, schwach andeutet, und ein zweites Minimum bei 275 km liegt. Nach einem ausgeprägten Minimum zwischen 400 und 475 km Tiefe, steigt die Deformationsauslösung erneut, etwa exponential, im Tiefenbereich zwischen 475 und 650 km an, und nimmt danach schnell ab. Der Verlauf der Deformationsauslösung in Abhängigkeit von der Tiefe wird an Hand der physikalischen Verhältnisse im Erdkörper, sowie der Intensität der Deformationsaufspeicherung gedeutet. Insbesondere wird der Anstieg zwischen 475 und 650 km einer Änderung der Temperatur und des Druckes mit der Tiefe, bei Phasensprung und möglicher Änderung in der Zusammensetzung des Materials zugeschrieben. Die Tiefenabhängigkeit der Anzahl der Beben und der Deformationsauslösung verlaufen annähernd parallel; die mittlere Deformationsauslösung pro Erdbeben zeigt lediglich eine unbedeutende Abnahme mit der Tiefe.

Notes: Summary The world-wide strain release in relation to focal depth has been calculated for all shocks with magnitude 7 and over for the interval 1918–1952. The strain exhibits a strong maximum in the uppermost 75 km of the earth; it decreases exponentially with depth between 75 and 400 km, with an unimportant minimum corresponding to the asthenosphere low-velocity layer and another minimum at 275 km; after a pronounced minimum between 400 and 475 km it increases again approximately exponentially between 475 and 650 km, after which it drops rapidly to zero. The shape of the strain-depth curve is interpreted in terms of the physical conditions and the intensity of strain accumulation. In particular, the increase between 475 and 650 km is ascribed to a combined effect of temperature and pressure variation with depth with related phase changes and possible changes in composition. The depth curve for the number of shocks is nearly parallel to the strain-depth curve, and the average strain per earthquake shows only an insignificant decrease with depth.

Type of Medium: Electronic Resource

URL: http://dx.doi.org/10.1007/BF01993333

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Pa andSa waves and the upper mantle (1963)

Båth, Markus ; Arroyo, Alfonso Lopez

Springer

Pure and applied geophysics 56 (1963), S. 67-92

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ISSN: 1420-9136

Source: Springer Online Journal Archives 1860-2000

Topics: Geosciences , Physics

Description / Table of Contents: Resumen La presente investigación está basada en los sismogramas de 96 terremotos, que muestranPa ySa, registrados por los sismógrafos de Uppsala (Press-Ewing), durante el periodo Junio 1961 a Diciembre 1962. Las fasesPa ySa se observan en todas las regiones sismicas, independientemente de la distancia, de la profundidad focal ó de las propiedades de la trayectoria. Tienen velocidades significativamente mayores bajo continentes que bajo los océanos, lo que demuestra la existencia de diferencias en el manto superior. Las velocidades continentales son 8.35 km/seg (Pa) y 4.56 km/seg (Sa) y las oceánicas 8.01 km/seg (Pa) y 4.45 km/seg (Sa). Los periodos mas frecuentes son 10 segundos paraPa y 20 segundos paraSa. Tales periodos son independientes de la distancia en el caso dePa pero crecen con ella paraSa. Las fasesPa ySa mejor desarrolladas se obtienen para terremotos cuya profundidad focal es inferior a los 60 kilómetros. El movimiento de la particula del suelo debido aSa puede ser de cualquier tipo, desde puroSV a puroSH, y muestra gran correlación con el movimiento de la particula deS. Los ángulos de emergencia aparentes (de promedio 51° paraPa y 54° paraSa) varian con la distancia. Basándonos en nuestras observaciones sugerimos quePa ySa se propagan por reflexión múltiple, bajo incidencia rozante bajo la discontinuidad de Mohorovičić.

Abstract: Zusammenfassung Die vorliegende Untersuchung gründet sich auf die Registrierungen von 96 Erdbeben mitPa- undSa-Wellen, die mit Hilfe der Press-Ewing Instrumente zu Uppsala im Zeitraum Juli 1961–Dezember 1962 aufgenommen wurden. DiePa- undSa-Wellen sind für alle seismischen Regionen beobachtet worden, unabhängig von Entfernung, Herdtiefe oder Wellenweg. Sie haben bedeutend höhere Geschwindigkeiten unter den Kontinenten als unter den Ozeanen, was einen entsprechenden Unterschied im oberen Erdmantel beweist. Die kontinentalen Geschwindigkeiten betragen 8.35 km/sec (Pa) und 4.56 km/sec (Sa), die ozeanischen Geschwindigkeiten 8.01 km/sec (Pa) und 4.45 km/sec (Sa). Die am häufigsten vorkommenden Perioden betragen 10 sec (Pa) und 20 sec (Sa). Sie sind unabhängig von der Entfernung fürPa aber wachsen mit der Entfernung fürSa. Die am besten entwickeltenPa- undSa-Wellen werden für Erdbeben mit kleinerer Herdtiefe als rund 60 km beobachtet. FürSa wird jede beliebige Orbitalbewegung zwischenSV undSH beobachtet. Sie hat eine hohe Korrelation mit der Orbitalbewegung vonS. Die scheinbaren Emergenzwinkel (durchschnittlich 51° fürPa und 54° fürSa) variieren mit der Entfernung. Auf Grund unserer Beobachtungen wird die Hypothese aufgestellt, dass sich diePa-undSa-Wellen durch Mehrfachreflexionen, bei tangentialem Einfall, unter der Moho-Diskontinuität ausbreiten.

Notes: Summary This investigation is based on records of 96 earthquakes withPa andSa written by the Press-Ewing instruments at Uppsala in the interval June 1961–December 1962.Pa andSa waves are observed for all earthquake regions, irrespective of distance, focal depth or path properties. They have significantly higher velocities under continents than under oceans, which demonstrates corresponding differences in the upper mantle. Continental velocities are 8.35 km/sec (Pa) and 4.56 km/sec (Sa), oceanic velocities 8.01 km/sec (Pa) and 4.45 km/sec (Sa). The most frequent periods are 10 sec (Pa) and 20 sec (Sa). They are independent of distance forPa but increase with distance forSa. The best developedPa andSa are obtained for earthquakes at focal depths less than about 60 km. The particle motion ofSa may be anything from pureSV to pureSH motion and has high correlation to the particle motion ofS. The apparent angles of emergence (in average 51° forPa and 54° forSa) vary with distance. On the basis of our observations it is suggested thatPa andSa propagate by multiple reflections under grazing incidence under the Moho discontinuity.

Type of Medium: Electronic Resource

URL: http://dx.doi.org/10.1007/BF01993332

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A method for determination of epicenters of near earthquakes (1960)

Ben-Menahem, Ari ; Båth, Markus

Springer

Pure and applied geophysics 46 (1960), S. 37-46

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ISSN: 1420-9136

Source: Springer Online Journal Archives 1860-2000

Topics: Geosciences , Physics

Description / Table of Contents: Zusammenfassung Eine Methode wird entwickelt, die eine schnelle und zuverlässige Bestimmung der Lage von nahegelegenen Epizentren (innerhalb rund 10o) mittels der Laufzeitdifferenzen einer gegebenen Welle (gewöhnlichSg) in einem Netz von drei Stationen ermöglicht. Die erhaltene Gleichung für die Berechnung der Herdentfernungen wird mittels einer elektronischen Rechenmaschine für jedes Stations-dreieck und für alle möglichen Zeitdifferenzen für jede verwendete Welle ein für allemal numerisch gelöst. Die berechneten Herdentfernungen und-Koordinaten werden in Tabellenform dargestellt mit den beiden Laufzeitdifferenzen für jedes Dreieck als Eingangswerte. Solche Tabellen ermöglichen eine unmittelbare Lösung des Problems in jedem einzelnen Fall. Die Genauigkeit der Methode wird untersucht, und die notwendigen Vorsichtsmassregeln bei ihrer Verwendung werden hervorgehoben. Die Methode wird auf einige Registrierungen vonSg an den schwedischen Stationen angewendet.

Notes: Summary A method is developed, which permits a rapid and reliable determination of the location of near epicenters (within about 10o) using the differences of arrival times of a common phase (usually Sg) to a net of three stations. The resulting equation for computation of epicentral distances is solved numerically once for all by an electronic computer for every station triangle and for all possible time differences for every wave used. The calculated epicentral distances and coordinates are arranged in tables with the two travel-time differences for each triangle as entries. Such tables permit an immediate solution of the problem in every special case. The accuracy of the method is investigated, and necessary precautions in its use are emphasized. Application is made to a few cases of Sg recorded at the Swedish stations.

Type of Medium: Electronic Resource

URL: http://dx.doi.org/10.1007/BF02001096

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4

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Amplitudes of explosion-generated seismic waves (1962)

Båth, Markus ; Tryggvason, Eysteinn

Springer

Pure and applied geophysics 51 (1962), S. 91-99

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ISSN: 1420-9136

Source: Springer Online Journal Archives 1860-2000

Topics: Geosciences , Physics

Description / Table of Contents: Zusammenfassung In den Jahren 1959 und 1960 wurden auf Island Unterwasser-Explosionen ausgelöst, deren Hauptziel Untersuchung der Erdkruste waren. Die Aufzeichnungen der Explosionen werden hier in Hinsicht auf die Amplituden der Wellen untersucht. DieP2-Amplituden in den Explosionen von 1959 und die Amplituden der zuerst ankommendenP-Wellen in den Explosionen von 1960 waren proportional der ersten Potenz des Ladungsgewichtes, während diePl-undSl-Amplituden in den Explosionen von 1959 proportional der 3/4-Potenz des Ladungsgewichtes bis 200 kg waren. Für höhere Ladungsgewichte wuchsen die Amplituden langsamer an. Es wurde der Einfluss der Tiefe des Schusspunktes unterhalb des Wasserspiegels auf das für eine gewisse Amplitude benötigte Ladungsgewicht bestimmt. Es ergab sich dabei, dass der Logarithmus des Ladungsgewichtes in einer linearen Beziehung zur Tiefe, bis etwa 8 m, steht. Die Amplituden der zuerst ankommendenP-Wellen sind umgekehrt proportional der 2.2-Potenz der Entfernung, bis etwa 30 km. Für grössere Entfernungen ist die Abnahme der Amplituden exponential und kann durch (Konst./Δ) exp (−βΔ) dargestellt werden. FürP2 mit einer Frequenz von 10 cps haben wir β=0.027±0.003 km−1 für ein Profil in Zentral-Island und β=0.009 ± 0.004 km−1 für ein Profil in West-Island gefunden.

Notes: Summary Records of underwater explosions in Iceland in 1959 and 1960, mainly performed for crustal studies, have been investigated with regard to amplitudes. The amplitudes ofP2 in the 1959 explosions and of the first arrivingP waves in the 1960 explosions were found to be proportional to the first power of the charge weight, whereas amplitudes ofP1 andS1 in the 1959 explosions were proportional to the 3/4-power of the charge up to 200 kg, but increased much slower for larger charges. The influence of water depth of shot point on the charge weights, required to obtain a certain amplitude, has been determined and it was found that the logarithm of the charge weight has a linear relation to water depth down to about 8 meters. The amplitudes of first arrivingP waves decrease as the inverse 2.2-power of the distance up to about 30 km. For greater distances an exponential decrease of the form (const./Δ) exp (−βΔ) is valid. ForP2 waves with a frequency of 10 cps we found β=0.027±0.003 km−1 for a profile across central Iceland and β=0.009±0.004 km−1 for a profile in the western part of Iceland.

Type of Medium: Electronic Resource

URL: http://dx.doi.org/10.1007/BF01992651

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Deep seismic reflection experiments at Kiruna (1962)

Båth, Markus ; Tryggvason, Eysteinn

Springer

Pure and applied geophysics 51 (1962), S. 79-90

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ISSN: 1420-9136

Source: Springer Online Journal Archives 1860-2000

Topics: Geosciences , Physics

Description / Table of Contents: Zusammenfassung Im August 1955 wurde eine Reihe speziell angeordneten Steinbruchsprengungen in den Eisenerzgruben bei Kiruna mittels einer Refraktionsapparatur in rund 10 km Entfernung registriert. Diese Versuche sind die ersten seismischen Untersuchungen der tieferen Krustenstruktur in Fennoskandien und wurden hauptsächlich wegen eines Studiums von Reflexionen an krustalen Diskontinuitäten bei nahe vertikalem Einfall der Wellen vorgenommen. Deutliche, direkteP-Wellen mit scharfen Einsätzen und einer Geschwindigkeit von 5.65±0.13 km/sec (Porphyr) wurden registriert, ausserdemS-Wellen mit weniger scharfen Einsätzen und Schallwellen durch die Atmosphäre. An krustalen Diskontinuitäten reflektierteP-Wellen sind schwach und unregelmässig, im Einklang mit theoretischen Erwartungen für Reflexionen bei nahe vertikalem Einfall. Die Tiefen der Conrad- und der Mohorovičić-Diskontinuitäten wurden annähernd zu 19 km bzw. 33–34 km berechnet. Es besteht allgemeine Übereinstimmung mit den Explosionsregistrierungen des Grenet-Seismographen in Kiruna, und die Unterschiede können lediglich durch die unterschiedliche Frequenzempfindlichkeit der Instrumente erklärt werden.

Notes: Summary In August 1955 a series of specially arranged quarry blasts in the Kiruna iron ore mines was recorded with a refraction apparatus at approx. 10 km distance. The experiments are the first seismic investigations of the deeper crustal structure in Fennoscandia and were mainly undertaken in order to study near-vertical reflections from crustal discontinuities. The records show clear directP waves with sharp onsets and a velocity of 5.65±0.13 km/sec (in porphyry), furthermoreS waves of less definite onsets and sound waves through the atmosphere.P waves reflected from crustal discontinuities are weak and of erratic occurrence, in agreement with theoretical expectation for near-vertical reflections. Approx. depths to the Conrad and the Mohoroviči'c discontinuities are calculated as 19 km and 33–34 km. There is general agreement with the explosion records written by the Grenet seismograph at Kiruna, and the differences which exist can be explained by the different frequency response of the two instruments.

Type of Medium: Electronic Resource

URL: http://dx.doi.org/10.1007/BF01992650

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