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A new seismological network for Bavaria and its application to the study of meteorologically triggered earthquake swarms [Elektronische Ressource] / vorgelegt von Toni Kraft

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A New Seismological Network forBavaria and its Application to theStudy of Meteorologically TriggeredEarthquake SwarmsInaugural-DissertationzurErlangung des DoktorgradesderFakultat fur Geowissenschaften¨ ¨derLudwig-Maximilians-Universitat Munchen¨ ¨vorgelegt im Mai 2006 vonToni Kraft1. Berichterstatter: Prof. Dr. Heiner Igel2. Berichterstatter: Prof. Dr. Valerian BachtadseTag der mu¨ndlichen Pru¨fung: 18. August 2006ToRobert Kraft(∗1935 -†2002)Groß und ma¨chtig - schicksalstra¨chtigum seinen Gipfel jagen - Nebelschwaden.A Donnern schickt er oft ins Talund dann schauderts alle auf amal.Wann er donnert, Gott behut,¨der Berg, der kennt kein Einsehn net.Staufen, Staufen, Schicksalsberg,du bist so groß - und i nur a Zwerg.W. Ambros & J. Prokopetz (Der Berg, 1974)(leicht abgewandelt ;-) )ContentsContents iList of Figures ivList of Tables viiiZusammenfassung xiSummary xixI A New Seismological Network for Bavaria 11 History of Seismology in Bavaria 31.1 The Bavarian Earthquake Service . . . . . . . . . . . . . . . . 31.2 Other Seismological Networks in Bavaria . . . . . . . . . . . . 71.2.1 Seismological Central Observatory Gra¨fenberg . . . . . 71.2.2 German Continental Deep Drilling Program . . . . . . 91.2.3 German Regional Seismic Network . . . . . . . . . . . 101.2.4 German Experimental Seismic System . . . . . . . . . 111.3 Motivation for a New Bavarian Network . . . . . . . . . . . .

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Published 01 January 2006
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Language English
Document size 21 MB

A New Seismological Network for
Bavaria and its Application to the
Study of Meteorologically Triggered
Earthquake Swarms
Inaugural-Dissertation
zur
Erlangung des Doktorgrades
der
Fakultat fur Geowissenschaften¨ ¨
der
Ludwig-Maximilians-Universitat Munchen¨ ¨
vorgelegt im Mai 2006 von
Toni Kraft1. Berichterstatter: Prof. Dr. Heiner Igel
2. Berichterstatter: Prof. Dr. Valerian Bachtadse
Tag der mu¨ndlichen Pru¨fung: 18. August 2006To
Robert Kraft
(∗1935 -†2002)Groß und ma¨chtig - schicksalstra¨chtig
um seinen Gipfel jagen - Nebelschwaden.
A Donnern schickt er oft ins Tal
und dann schauderts alle auf amal.
Wann er donnert, Gott behut,¨
der Berg, der kennt kein Einsehn net.
Staufen, Staufen, Schicksalsberg,
du bist so groß - und i nur a Zwerg.
W. Ambros & J. Prokopetz (Der Berg, 1974)
(leicht abgewandelt ;-) )Contents
Contents i
List of Figures iv
List of Tables viii
Zusammenfassung xi
Summary xix
I A New Seismological Network for Bavaria 1
1 History of Seismology in Bavaria 3
1.1 The Bavarian Earthquake Service . . . . . . . . . . . . . . . . 3
1.2 Other Seismological Networks in Bavaria . . . . . . . . . . . . 7
1.2.1 Seismological Central Observatory Gra¨fenberg . . . . . 7
1.2.2 German Continental Deep Drilling Program . . . . . . 9
1.2.3 German Regional Seismic Network . . . . . . . . . . . 10
1.2.4 German Experimental Seismic System . . . . . . . . . 11
1.3 Motivation for a New Bavarian Network . . . . . . . . . . . . 12
2 A New Bavarian Seismological Network 15
2.1 Network Geometry and Seismicity . . . . . . . . . . . . . . . . 15
2.2 Technical Station Design . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
2.2.1 Hardware . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
2.2.2 Software . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
2.3 The Data Center . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
2.3.1 Hardware . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
2.3.2 Software . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
2.4 Public Presentation of the Data . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
2.4.1 Homepage of the Bavarian Earthquake Service . . . . . 35
iii CONTENTS
2.4.2 Homepage of the Geophysics Institute . . . . . . . . . 43
2.5 Network Performance and Outlook . . . . . . . . . . . . . . . 47
II The 2002 Mt. Hochstaufen Earthquake Swarms 49
3 Indication for Rainfall-Triggering 51
3.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
3.2 The Study Area . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
3.2.1 Geography, Morphology, Tectonics and Geology . . . . 53
3.2.2 Previous Studies and Seismicity . . . . . . . . . . . . . 55
3.2.3 Seismo-Meteorological Network . . . . . . . . . . . . . 57
3.3 The 2002 Earthquake Swarms . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
3.3.1 Data Analysis, Derivation of Velocity Model . . . . . . 59
3.3.2 Observed Seismicity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
3.4 Hydrological Interpretation. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65
3.5 Discussion and Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69
4 Relocation and Focal Mechanisms 73
4.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74
4.2 Study Area and Data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75
4.3 Cluster Analysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79
4.4 Multi-Event Semi-Automatic Phase Repicking . . . . . . . . . 82
4.5 Earthquake Relocation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84
4.5.1 Probabilistic Earthquake Location. . . . . . . . . . . . 84
4.5.2 Master Event Location Technique . . . . . . . . . . . . 88
4.5.3 Result of the Relocation . . . . . . . . . . . . . . . . . 92
4.6 Focal Mechanism Determination . . . . . . . . . . . . . . . . . 94
4.7 Discussion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99
4.8 Conclusions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101
4.9 Acknowledgements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102
5 Evidence for Rainfall-Triggering 103
5.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103
5.2 Seismicity at Mt. Hochstaufen . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104
5.3 Seismicity Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106
5.4 Results . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107
5.5 Discussion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111
5.6 Conclusions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112
5.7 Acknowledgments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112