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