TY - JOUR A1 - Powali, Debarchan A1 - Sharma, Shubham A1 - Mandal, Riddhi A1 - Mitra, Supriyo T1 - A reappraisal of the 2005 Kashmir (M-w 7.6) earthquake and its aftershocks BT - seismotectonics of NW Himalaya JF - Tectonophysics : international journal of geotectonics and the geology and physics of the interior of the earth N2 - We study the source properties of the 2005 Kashmir earthquake and its aftershocks to unravel the seismotectonics of the NW Himalayan syntaxis. The mainshock and larger aftershocks have been simultaneously relocated using phase data. We use back-projection of high-frequency energy from multiple teleseismic arrays to model the spatio-temporal evolution of the mainshock rupture. Our analysis reveal a bilateral rupture, which initially propagated SE and then NW of the epicenter, with an average rupture velocity of similar to 2 km s(-1). The area of maximum energy release is parallel to and bound by the surface rupture. Incorporating rupture propagation and velocity, we model the mainshock as a line source using P- and SH-waveform inversion. Our result confirms that the mainshock occurred on a NE dipping (similar to 35 degrees) fault plane, with centroid depth of similar to 10 km. Integrated source time function show that majority of the energy was released in the first similar to 20 s, and was confined above the hypocenter. From waveform inverted fault dimension and seismic moment, we argue that the mainshock had an additional similar to 25 km blind rupture beyond the NW Himalayan syntaxis. Combining this with findings from previous studies, we conjecture that the blind rupture propagated NW of the syntaxis underneath a weak detachment overlain by infra-Cambrian salt layer, and terminated in a wedge thrust. All moderate-to-large aftershocks, NW of the mainshock rupture, are concentrated at the edge of the blind rupture termination. Source modeling of these aftershocks reveal thrust mechanism with centroid depths of 2-10 km, and fault planes oriented subparallel to the mainshock rupture. To study the influence of mainshock rupture on aftershock occurrence, we compute Coulomb failure stress on aftershock faults. All these aftershocks lie in the positive Coulomb stress change region. This suggest that the aftershocks have been triggered by either co-seismic or post-seismic slip on the mainshock fault. KW - Kashmir earthquake KW - Aftershocks KW - High frequency back-projection KW - Source KW - mechanism KW - Coulomb failure stress KW - Seismo-tectonics Y1 - 2020 U6 - https://doi.org/10.1016/j.tecto.2020.228501 SN - 0040-1951 SN - 1879-3266 VL - 789 PB - Elsevier CY - Amsterdam ER - TY - THES A1 - Sharma, Shubham T1 - Integrated approaches to earthquake forecasting T1 - Integrierte Ansätze zur Vorhersage von Erdbeben BT - insights from Coulomb stress, seismotectonics, and aftershock sequences BT - Erkenntnisse aus Coulomb-Stress, Seismotektonik und Nachbebenfolgen N2 - A comprehensive study on seismic hazard and earthquake triggering is crucial for effective mitigation of earthquake risks. The destructive nature of earthquakes motivates researchers to work on forecasting despite the apparent randomness of the earthquake occurrences. Understanding their underlying mechanisms and patterns is vital, given their potential for widespread devastation and loss of life. This thesis combines methodologies, including Coulomb stress calculations and aftershock analysis, to shed light on earthquake complexities, ultimately enhancing seismic hazard assessment. The Coulomb failure stress (CFS) criterion is widely used to predict the spatial distributions of aftershocks following large earthquakes. However, uncertainties associated with CFS calculations arise from non-unique slip inversions and unknown fault networks, particularly due to the choice of the assumed aftershocks (receiver) mechanisms. Recent studies have proposed alternative stress quantities and deep neural network approaches as superior to CFS with predefined receiver mechanisms. To challenge these propositions, I utilized 289 slip inversions from the SRCMOD database to calculate more realistic CFS values for a layered-half space and variable receiver mechanisms. The analysis also investigates the impact of magnitude cutoff, grid size variation, and aftershock duration on the ranking of stress metrics using receiver operating characteristic (ROC) analysis. Results reveal the performance of stress metrics significantly improves after accounting for receiver variability and for larger aftershocks and shorter time periods, without altering the relative ranking of the different stress metrics. To corroborate Coulomb stress calculations with the findings of earthquake source studies in more detail, I studied the source properties of the 2005 Kashmir earthquake and its aftershocks, aiming to unravel the seismotectonics of the NW Himalayan syntaxis. I simultaneously relocated the mainshock and its largest aftershocks using phase data, followed by a comprehensive analysis of Coulomb stress changes on the aftershock planes. By computing the Coulomb failure stress changes on the aftershock faults, I found that all large aftershocks lie in regions of positive stress change, indicating triggering by either co-seismic or post-seismic slip on the mainshock fault. Finally, I investigated the relationship between mainshock-induced stress changes and associated seismicity parameters, in particular those of the frequency-magnitude (Gutenberg-Richter) distribution and the temporal aftershock decay (Omori-Utsu law). For that purpose, I used my global data set of 127 mainshock-aftershock sequences with the calculated Coulomb Stress (ΔCFS) and the alternative receiver-independent stress metrics in the vicinity of the mainshocks and analyzed the aftershocks properties depend on the stress values. Surprisingly, the results show a clear positive correlation between the Gutenberg-Richter b-value and induced stress, contrary to expectations from laboratory experiments. This observation highlights the significance of structural heterogeneity and strength variations in seismicity patterns. Furthermore, the study demonstrates that aftershock productivity increases nonlinearly with stress, while the Omori-Utsu parameters c and p systematically decrease with increasing stress changes. These partly unexpected findings have significant implications for future estimations of aftershock hazard. The findings in this thesis provides valuable insights into earthquake triggering mechanisms by examining the relationship between stress changes and aftershock occurrence. The results contribute to improved understanding of earthquake behavior and can aid in the development of more accurate probabilistic-seismic hazard forecasts and risk reduction strategies. N2 - Ein umfassendes Verständnis der seismischen Gefahr und Erdbebenauslösung ist wichtig für eine Minderung von Erdbebenrisiken. Die zerstörerische Natur von Erdbeben motiviert Forscher dazu, trotz der scheinbaren Zufälligkeit der Erdbebenereignisse an Vorhersagen zu arbeiten. Das Verständnis der den Beben zugrunde liegenden Mechanismen und Muster ist angesichts ihres Potenzials für weitreichende Verwüstung und den Verlust von Menschenleben von entscheidender Bedeutung. Diese Arbeit kombiniert Methoden, einschließlich der Berechnung der Coulombschen Spannung und der Analyse von Nachbeben, um die Komplexitäten von Erdbeben besser zu verstehen und letztendlich die Bewertung der seismischen Gefahr zu verbessern. Das Coulomb Spannungskriterium (CFS) wird oft verwendet, um die räumliche Verteilung von Nachbeben nach großen Erdbeben vorherzusagen. Jedoch ergeben sich Unsicherheiten bei der Berechnung von CFS aus nicht eindeutigen slip-inversion und der unbekannten Störungsnetzwerken, insbesondere aufgrund der Unsicherheit bezüglich der Nachbebenmechanismen (Empfänger). Neueste Studien deuten darauf hin dass alternative Spannungsgrößen und Deep-Learning-Ansätze gegenüber CFS mit vordefinierten Empfängermechanismen. Um diese Ergebnisse zu hinterfragen, habe ich 289 Slip-inversion uberlegensind aus der SRCMOD-Datenbank verwendet, um realistischere CFS-Werte für einen geschichteten Halbraum und variable Empfängermechanismen zu berechnen. Dabei habe ich auch den Einfluss von Magnitudenschwellenwerten, Gittergrößenvariationen und der Nachbeben-Dauer auf die vorhersagemöglichkeiten der Spannungsmetriken unter Verwendung der ROC-Analyse (Receiver Operating Characteristic) untersucht. Die Ergebnisse zeigen, dass die berudzsidtizung von variablen Empfangermechanism und größere Nachbeben und kürzere Zeiträume die vorhersagekraft steigern, wobei die relative Rangfolge der verschiedenen Spannungsmetriken nicht geändert wird. Um die Coulomb Spannungsberechnungen genauer mit den Ergebnissen von Erdbebenstudien abzugleichen, habe ich die Quelleneigenschaften des Erdbebens von Kaschmir aus dem Jahr 2005 und seiner Nachbeben mit dem ziel, die Seismotektonik des NW-Himalaya Syntaxis zu entschlüsseln, detailliert untersucht. Ich habe gleichzeitig das Hauptbeben und seine größten Nachbeben unter Verwendung von seismischen Phaseneinsetzen relokalisiert und anschließend eine umfassende Analyse der Coulomb Spannungsänderungen auf den Bruchflächen der Nachbeben durchgeführt. Durch die Berechnung der Coulomb Spannungsänderungen an den während der Nachbeben aktivierten Störungen konnte ich herausfinden, dass alle großen Nachbeben in Regionen mit positiven Spannungsänderungen liegen, was auf eine Auslösung durch entweder ko-seismische oder post-seismische Verschiebungen des Hauptbebens hinweist. Schließlich habe ich die Beziehung zwischen den durch Hauptbeben verursachten Spannungsänderungen und den damit verbundenen seismischen Parametern untersucht, insbesondere denen der Häufigkeits-Magnituden (Gutenberg-Richter) Verteilung und des zeitlichen Nachbebenabklingens (Omori-Utsu-Gesetz). Zu diesem Zweck habe ich meinen globalen Datensatz von 127 Hauptbeben-Nachbeben-Sequenzen mit den in der Umgebung der Hauptbeben berechneten Coulomb Spannungen ($\Delta$CFS) zusammen mit den alternativen, empfänger-unabhängigen Spannungsmetriken, verwendet und die Eigenschaften in Abhängigkeit der Spannungswerte analysiert. Überraschenderweise zeigen die Ergebnisse eine klar positive Korrelation zwischen dem $b$-Wert der Gutenberg-Richter-Verteilung und der induzierten Spannung, was im Kontrast zu den Erwartungen aus Laborexperimenten steht. Diese Beobachtung unterstreicht die Bedeutung struktureller Heterogenitäten und Festigkeitsvariationen in seismischen Mustern. Darüber hinaus zeigt die Studie, dass die Anzahl von Nachbeben nichtlinear mit der Spannung zunimmt, während die Omori-Utsu-Parameter $c$ und $p$ systematisch mit zunehmenden Spannungsänderungen abnehmen. Diese teilweise unerwarteten Ergebnisse haben bedeutende Auswirkungen auf zukünftige Abschätzungen der Nachbebengefahr. Die Ergebnisse dieser Arbeit liefern wertvolle Einblicke in die Mechanismen der Erdbebenauslösung, indem sie die Beziehung zwischen Spannungsänderungen und dem Auftreten von Nachbeben untersuchen. Die Ergebnisse tragen zu einem besseren Verständnis des Verhaltens von Erdbeben bei und können bei der Entwicklung genauerer probabilistischer, seismischer Gefahreneinschätzungen und Risikominderungsstrategien helfen. KW - earthquake KW - forecasting KW - hazards KW - seismology KW - Erdbeben KW - Vorhersage KW - Gefahren KW - Seismologie Y1 - 2024 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-636125 ER - TY - JOUR A1 - Sharma, Shubham A1 - Hainzl, Sebastian A1 - Zöller, Gert A1 - Holschneider, Matthias T1 - Is Coulomb stress the best choice for aftershock forecasting? JF - Journal of geophysical research : Solid earth N2 - The Coulomb failure stress (CFS) criterion is the most commonly used method for predicting spatial distributions of aftershocks following large earthquakes. However, large uncertainties are always associated with the calculation of Coulomb stress change. The uncertainties mainly arise due to nonunique slip inversions and unknown receiver faults; especially for the latter, results are highly dependent on the choice of the assumed receiver mechanism. Based on binary tests (aftershocks yes/no), recent studies suggest that alternative stress quantities, a distance-slip probabilistic model as well as deep neural network (DNN) approaches, all are superior to CFS with predefined receiver mechanism. To challenge this conclusion, which might have large implications, we use 289 slip inversions from SRCMOD database to calculate more realistic CFS values for a layered half-space and variable receiver mechanisms. We also analyze the effect of the magnitude cutoff, grid size variation, and aftershock duration to verify the use of receiver operating characteristic (ROC) analysis for the ranking of stress metrics. The observations suggest that introducing a layered half-space does not improve the stress maps and ROC curves. However, results significantly improve for larger aftershocks and shorter time periods but without changing the ranking. We also go beyond binary testing and apply alternative statistics to test the ability to estimate aftershock numbers, which confirm that simple stress metrics perform better than the classic Coulomb failure stress calculations and are also better than the distance-slip probabilistic model. Y1 - 2020 U6 - https://doi.org/10.1029/2020JB019553 SN - 2169-9313 SN - 2169-9356 VL - 125 IS - 9 PB - American Geophysical Union CY - Washington ER - TY - JOUR A1 - Sharma, Shubham A1 - Hainzl, Sebastian A1 - Zöller, Gert T1 - Seismicity parameters dependence on main shock-induced co-seismic stress JF - Geophysical journal international N2 - The Gutenberg-Richter (GR) and the Omori-Utsu (OU) law describe the earthquakes' energy release and temporal clustering and are thus of great importance for seismic hazard assessment. Motivated by experimental results, which indicate stress-dependent parameters, we consider a combined global data set of 127 main shock-aftershock sequences and perform a systematic study of the relationship between main shock-induced stress changes and associated seismicity patterns. For this purpose, we calculate space-dependent Coulomb Stress (& UDelta;CFS) and alternative receiver-independent stress metrics in the surrounding of the main shocks. Our results indicate a clear positive correlation between the GR b-value and the induced stress, contrasting expectations from laboratory experiments and suggesting a crucial role of structural heterogeneity and strength variations. Furthermore, we demonstrate that the aftershock productivity increases nonlinearly with stress, while the OU parameters c and p systematically decrease for increasing stress changes. Our partly unexpected findings can have an important impact on future estimations of the aftershock hazard. KW - earthquake hazards KW - earthquake interaction KW - forecasting and prediction KW - statistical seismology KW - b-value Y1 - 2023 U6 - https://doi.org/10.1093/gji/ggad201 SN - 0956-540X SN - 1365-246X VL - 235 IS - 1 SP - 509 EP - 517 PB - Oxford Univ. Press CY - Oxford ER -