Characterizing the temporal and spatial distribution of earthquake swarms in the Puerto Rico - Virgin Island block

Abstract

The presence of earthquake swarms and clusters in the north and northeast of the island of Puerto Rico in the northeastern Caribbean have been recorded by the Puerto Rico Seismic Network (PRSN) since it started operations in 1974. Although clusters in the Puerto Rico-Virgin Island (PRVI) block have been observed for over forty years, the nature of their enigmatic occurrence is still poorly understood. In this study, the entire seismic catalog of the PRSN, of approximately 31,000 seismic events, has been limited to a sub-set of 18,000 events located all along north of Puerto Rico in an effort to characterize and understand the underlying mechanism of these clusters. This research uses two declustering methods to identify cluster events in the PRVI block. The first method, known as Model Independent Stochastic Declustering (MISD), filters the catalog subset into cluster and background seismic events, while the second method uses a spatial-temporal algorithm applied to the catalog in order to link the separate seismic events into clusters. After using these two methods, identified clusters were classified into either earthquake swarms or seismic sequences. Once identified, each cluster was analyzed to identify correlations against other clusters in their geographic region. Results from this research seek to: (1) unravel their earthquake clustering behavior through the use of different statistical methods and (2) better understand the mechanism for these clustering of earthquakes. Results have allowed to identify and classify 128 clusters categorized in 11 distinctive regions based on their centers, and their spatial-temporal distribution can be used as starting point for further researcher that seek to determine intra- and inter-plate dynamics.

La presencia de enjambres y cúmulos de terremotos en el norte y noreste de la isla de Puerto Rico en el noreste del Caribe han sido registrados por la Red Sísmica de Puerto Rico (PRSN, por sus siglas en inglés) desde que comenzó a operar en 1974. Aunque estos grupos de eventos se han observado durante más de cuarenta años en el bloque de Puerto Rico e Islas Vírgenes (PRVI, por sus siglas en inglés), la naturaleza de su ocurrencia enigmática aún se desconoce. En este estudio, todo el catálogo sísmico de PRSN, de aproximadamente 31,000 eventos, se ha limitado a un subconjunto de 18,000 eventos ubicados a lo largo del norte de Puerto Rico en un esfuerzo para caracterizar y comprender el mecanismo subyacente de estos grupos. Esta investigación utiliza dos métodos de separación para identificar eventos de enjambre en el bloque PRVI. El primer método, conocido como Dislocamiento Estocástico Independiente del modelo (MISD, por sus siglas en inglés), filtra el subconjunto del catálogo en eventos sísmicos de fondo y cúmulos, mientras que el segundo método utiliza un algoritmo espacio-temporal aplicado al catálogo para vincular los eventos sísmicos en grupos. Después de usar estos dos métodos, los grupos identificados se clasificaron en enjambres de terremotos o secuencias sísmicas. Una vez identificados, cada grupo se analizó para identificar correlaciones frente a otros grupos en su región geográfica. Los resultados de esta investigación buscan: (1) desentrañar su comportamiento de agrupamiento sísmico a través del uso de diferentes métodos estadísticos y (2) comprender mejor el mecanismo para estos agrupamientos de terremotos. Los resultados han permitido identificar y clasificar 128 grupos categorizados en 11 regiones distintivas basadas en sus centros, y su distribución espacio-temporal puede ser utiliado como base a futuras investigaciones que busquen determinar la dinámica intra e interplaca en el noreste del Caribe.