@phdthesis{Braun2009,
  author    = {Braun, Thomas},
  title     = {On the origin of seismic signals recorded on Stromboli volcano},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-33376},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2009},
  abstract  = {Hauptaufgabe der Vulkanseismologie ist die qualitative and quantitative Beschreibung einer oder mehrerer unbekannter seismischer Quellen, die sich in einer unbekannten Tiefe unter dem Vulkan befinden. Auch wenn viele Vulkane der Erde {\"a}hnliche Signalcharakteristiken aufweisen, war es bis heute nicht m{\"o}glich, f{\"u}r Vulkane ein seismisches Standard-Quellmodell zu finden, analog dem Double- Couple in der Erdbebenseismologie. Kontinuierlich t{\"a}tige Vulkane, wie z.B. Stromboli (Italien), stellen f{\"u}r den Vulkanseismologen ein ideales nat{\"u}rliches Feldlabor dar, diese Fragestellung zu untersuchen. Die vorliegende Arbeit untersucht auf Stromboli registrierte Explosionsbeben und vulkanischen Tremor in einem breiten Frequenzband und behandelt die Frage nach der Lage und dem Mechanismus der seismischen Quelle(n). Seismische und Infraschallmessungen von strombolischen Explosionsbeben zeigen, dass sich eine Hochfrequenz-Phase mit einer Geschwindigkeit von etwa 330 m/s fortbewegt. Die seismische Quelle kann durch eine Explosion am oberen Ende der Magmas{\"a}ule erkl{\"a}rt werden, die durch aufsteigende Gasblasen verursacht wird. Sowohl die seismische P-Welle, als auch die Luftwelle werden zum gleichen Zeitpunkt an ein und demselben Ort generiert. Die verschiedenen Laufwege und Geschwindigkeiten der seismischen und der Luftwelle resultieren in einem Laufzeitunterschied dt, der zur Bestimmung des Magmenstandes und der Schallgeschwindigkeit in der Eruptionss¨aule im Schlotinnern genutzt werden kann. In Kratern{\"a}he installierte Stationen zeigen, dass Infraschall- und seismische Messungen des kurzperiodischen Tremors (> 1 Hz) den gleichen Frequenzgehalt und {\"a}hnliche Fluktuationen der seismischen Energie aufweisen. Daher wird der kurzperiodische vulkanische Tremor auf Stromboli durch das kontinuierliche Aufsteigen und Platzen kleiner Gasblasen im oberen Teil der Magmas{\"a}ule verursacht. Das Spektrum des auf Stromboli registrierten langperiodischen Tremors besteht haupts{\"a}chlich aus drei Maxima bei 4.8 s, 6 s und 10 s, deren Spektralamplitude mit der jeweiligen Wettersituation variieren. Sie werden daher nicht von einer lokalen vulkanischen Quelle erzeugt, sondern durch Meeresmikroseismik (MMS). Der Durchzug eines lokalen Tiefdruckgebietes scheint die Ursache f{\"u}r Spektralenergie bei 4.8 s and 10 s, die jeweils die Doppelte bzw. die Prim{\"a}re Frequenz der MMS darstellen. Als Ursache des spektralen Maximums bei 6 s k{\"o}nnte ein Tief nahe der Britischen Inseln in Frage kommen. Seismische Daten, die von dem ersten auf Stromboli installierten Breitband- Array registriert wurden, zeigten {\"u}berraschend einfache Wellenformen, die einen anf{\"a}nglich kontraktierenden Quellmechanismus anzeigen. Die Analyse der Partikelbewegung und die Anwendung seismischer Arraytechniken erm{\"o}glichten eine Lokalisierung der seismischen Quelle in Oberfl{\"a}chenn{\"a}he. Die Anwendung verschiedener Inversionsmethoden gestattete es, Eruptionsparameter und Charakteristiken der seismischen Quelle w{\"a}hrend der Strombolieruption am 5. April 2003 abzusch{\"a}tzen. Als Ergebnis kann festgehalten werden, dass der paroxystische Ausbruch durch eine langsame {\"U}berschiebungsdislokation mit einer Momentenmagnitude von Mw = 3.0 verursacht wurde, ausgel{\"o}st durch einen vorher durch Dike-Intrusion verursachten Bruch. W{\"a}hrend des Paroxysmus konnte in den seismischen Signalen mindestens eine Blow-out Phase mit einer Momentenmagnitude von Mw = 3.7 identifiziert werden. Diese kann durch einen vertikalen linearen Vektordipol, zwei schw{\"a}chere horizontale lineare Dipole in entgegengesetzter Richtung, zuz{\"u}glich einer Vertikalkraft repr{\"a}sentiert werden. Seismische Messungen, die w{\"a}hrend kontrollierter und reproduzierbarer Blowout Experimente unter Verwendung von einem in einer Basaltschmelze eingeschlossenen Gasvolumen durchgef{\"u}hrt wurden, ergaben folgende Ergebnisse: Monochromatische Signale sind Anzeiger f{\"u}r einen Blow-out in einem duktilen Regime, wohingegen ein breitbandigerer Frequenzgehalt auf einen Spr{\"o}dbruch hinweist. Je gr{\"o}sser die L{\"a}nge des Schmelztiegels ist, desto schw{\"a}cher sind die seismischen Signale. Ein gr{\"o}sser Gasdruck bewirkt eine st{\"a}rkere Fragmentation des Magmas, aber keine h{\"o}here Austrittsgeschwindigkeit des Magmapropfens und auch keine gr{\"o}ssere seismische Amplitude. Auch wenn die langperiodischen Signale, wie beispielsweise Tilt, im Labor nicht simuliert werden konnten, sind die Blow-out Experimente {\"u}berraschend gut in der Lage, die am Vulkan Stromboli registrierten kurzperiodischen seismischen Signale zu reproduzieren.},
  subject      = {Stromboli},
  language  = {en}
}