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Source parameters of the major historical earthquakes in the Tien-Shan region from the late 19th to the early 20th century

Herdparameter von starken, historischen Erdbeben in der Tien-Shan Region zur Jahrhundertwende (19./20. Jahrhundert)

  • The Tien-Shan and the neighboring Pamir region are two of the largest mountain belts in the world. Their deformation is dominated by intermontane basins bounded by active thrust and reverse faulting. The Tien-Shan mountain belt is characterized by a very high rate of seismicity along its margins as well as within the Tien-Shan interior. The study area of the here presented thesis, the western part of the Tien-Shan region, is currently seismically active with small and moderate sized earthquakes. However, at the end of the 19th beginning of the 20th century, this region was struck by a remarkable series of large magnitude (M>7) earthquakes, two of them reached magnitude 8. Those large earthquakes occurred prior to the installation of the global digital seismic network and therefore were recorded only by analog seismic instruments. The processing of the analog data brings several difficulties, for example, not always the true parameters of the recording system are known. Another complicated task is the digitization of those records -The Tien-Shan and the neighboring Pamir region are two of the largest mountain belts in the world. Their deformation is dominated by intermontane basins bounded by active thrust and reverse faulting. The Tien-Shan mountain belt is characterized by a very high rate of seismicity along its margins as well as within the Tien-Shan interior. The study area of the here presented thesis, the western part of the Tien-Shan region, is currently seismically active with small and moderate sized earthquakes. However, at the end of the 19th beginning of the 20th century, this region was struck by a remarkable series of large magnitude (M>7) earthquakes, two of them reached magnitude 8. Those large earthquakes occurred prior to the installation of the global digital seismic network and therefore were recorded only by analog seismic instruments. The processing of the analog data brings several difficulties, for example, not always the true parameters of the recording system are known. Another complicated task is the digitization of those records - a very time-consuming and delicate part. Therefore a special set of techniques is developed and modern methods are adapted for the digitized instrumental data analysis. The main goal of the presented thesis is to evaluate the impact of large magnitude M≥7.0 earthquakes, which occurred at the turn of 19th to 20th century in the Tien-Shan region, on the overall regional tectonics. A further objective is to investigate the accuracy of previously estimated source parameters for those earthquakes, which were mainly based on macroseismic observations, and re-estimate them based on the instrumental data. An additional aim of this study is to develop the tools and methods for faster and more productive usage of analog seismic data in modern seismology. In this thesis, the ten strongest and most interesting historical earthquakes in Tien-Shan region are analyzed. The methods and tool for digitizing and processing the analog seismic data are presented. The source parameters of the two major M≥8.0 earthquakes in the Northern Tien-Shan are re-estimated in individual case studies. Those studies are published as peer-reviewed scientific articles in reputed journals. Additionally, the Sarez-Pamir earthquake and its connection with one of the largest landslides in the world, Usoy landslide, is investigated by seismic modeling. These results are also published as a research paper. With the developed techniques, the source parameters of seven more major earthquakes in the region are determined and their impact on the regional tectonics was investigated. The large magnitudes of those earthquakes are confirmed by instrumental data. The focal mechanism of these earthquakes were determined providing evidence for responsible faults or fault systems.show moreshow less
  • Der Tien-Shan und die angrenzende Pamir Region sind zwei der größten Gebirgszüge der Welt. Deformation findet hier hauptsächlich an aktiven Auf- und Abschiebungszonen statt, welche intermontane Becken umschließen. Der Tien-Shan Gebirgszug ist sowohl an den Störungszonen als auch innerhalb der Becken durch eine hohe Seismizitätsrate charakterisiert. Das Untersuchungsgebiet der hier präsentierten Dissertation, der westliche Bereich der Tien-Shan Region, ist in den letzten Jahrzehnten durch das Auftreten kleiner und mittlerer Erdbeben gekennzeichnet. Jedoch wurde diese Region an der Wende zum 20. Jahrhundert von einer Reihe außergewöhnlich starker Erdbeben (M>7) heimgesucht. Zwei von ihnen erreichten sogar die Magnitude 8. Diese starken Erdbeben ereigneten sich vor der Installation eines globalen, digitalen seismischen Netzwerks und wurden daher nur von analogen seismischen Instrumenten aufgezeichnet. Die Bearbeitung von analogen Daten birgt mehrere Schwierigkeiten, z.B. sind die wahren Werte der Instrumentencharakterisitik nichtDer Tien-Shan und die angrenzende Pamir Region sind zwei der größten Gebirgszüge der Welt. Deformation findet hier hauptsächlich an aktiven Auf- und Abschiebungszonen statt, welche intermontane Becken umschließen. Der Tien-Shan Gebirgszug ist sowohl an den Störungszonen als auch innerhalb der Becken durch eine hohe Seismizitätsrate charakterisiert. Das Untersuchungsgebiet der hier präsentierten Dissertation, der westliche Bereich der Tien-Shan Region, ist in den letzten Jahrzehnten durch das Auftreten kleiner und mittlerer Erdbeben gekennzeichnet. Jedoch wurde diese Region an der Wende zum 20. Jahrhundert von einer Reihe außergewöhnlich starker Erdbeben (M>7) heimgesucht. Zwei von ihnen erreichten sogar die Magnitude 8. Diese starken Erdbeben ereigneten sich vor der Installation eines globalen, digitalen seismischen Netzwerks und wurden daher nur von analogen seismischen Instrumenten aufgezeichnet. Die Bearbeitung von analogen Daten birgt mehrere Schwierigkeiten, z.B. sind die wahren Werte der Instrumentencharakterisitik nicht immer bekannt. Ein weiterer komplizierter Teil ist die Digitalisierung dieser Aufzeichnungen, die sehr zeitaufwändig und diffizil ist. Um diesen und weiteren Schwierigkeiten zu begegnen, wurden in der vorliegenden Arbeit spezielle Techniken zur Digitalisierung analoger, seismischer Daten und moderne Methoden der Datenanalyse speziell für digitalisierte, analoge Daten adaptiert. Das Hauptziel der hier präsentierten Dissertation ist die Auswertung der Auswirkungen von starken Erdbeben (Magnitude 7.0) auf die regionale Tektonik, welche zur Jahrhundertwende zum 20. Jahrhundert in der Tian Shan Region stattgefunden haben. Eine weitere Zielsetzung ist die Überprüfung der Genauigkeit von früher bestimmten Herdparametern dieser Erdbeben, welche hauptsächlich auf makroseismischen Untersuchungen beruhen, und deren erneute Bestimmung mithilfe instrumenteller Daten. Außerdem sollen in dieser Arbeit die notwendigen Werkzeuge und Methoden für die schnellere und produktivere Nutzung von analogen, seismischen Daten für zukünftige Studien in der modernen Seismologie entwickelt werden. In dieser Arbeit werden die zehn stärksten und interessantesten historischen Erdbeben der Tien-Shan Region analysiert. Es werden Methoden und Werkzeuge für die Digitalisierung und Bearbeitung von analogen seismischen Daten vorgestellt. Die Herdparameter der zwei bedeutendsten Erdbeben mit M~8 im nördlichen Tien-Shan werden erneut bestimmt und in separaten, detaillierten Fallstudien behandelt. Diese Studien sind als wissenschaftlich begutachtete Artikel in renommierten Fachzeitschriften publiziert. Zusätzlich wurde das Sarez-Pamir Erdbeben und seine Verbindung mit einem der größten Erdrutsche der Welt, dem Usoy Erdrutsch, basierend auf seismischer Modellierung untersucht. Diese Ergebnisse sind ebenfalls in einem wissenschaftlichen Aufsatz veröffentlicht. Mit den hier entwickelten Methoden wurden die Herdparameter der sieben stärksten Erdbeben in der Region bestimmt und ihre Auswirkung auf die regionale Tektonik untersucht. Die Magnituden dieser Erdbeben wurden mit Hilfe instrumental aufgezeichneter Daten bestätigt. Die Herdflächenlösungen dieser Erdbeben wurden bestimmt und geben Hinweise auf die möglichen verantwortlichen Störungen.show moreshow less

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Metadaten
Author:Galina Kulikova
URN:urn:nbn:de:kobv:517-opus4-88370
Advisor:Frank Krüger
Document Type:Doctoral Thesis
Language:English
Year of first Publication:2016
Year of Completion:2015
Publishing Institution:Universität Potsdam
Granting Institution:Universität Potsdam
Date of final exam:2016/04/02
Release Date:2016/02/25
Tag:Seismologie; historische Erdbeben
Seismology; historical earthquakes
Pagenumber:xiv, 164
RVK - Regensburg Classification:UT 2920, UT 1800
Organizational units:Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät / Institut für Erd- und Umweltwissenschaften
Dewey Decimal Classification:5 Naturwissenschaften und Mathematik / 55 Geowissenschaften, Geologie / 550 Geowissenschaften
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