Joint active passive seismic tomography is active volcanoes: The case os study of Mt Etna and further implications in active volcanic regions

Abstract

Los objetivos de esta Tesis Doctoral se basan en dos pilares fundamentales: i) obtención de un modelo de velocidad realista y tridimensional de la región que comprende el volcán Mt. Etna, el archipiélago de las Islas Eolias y las áreas circundantes, a partir de la inversión tomográfica conjunta de datos de sísmica activa y pasiva; ii) Aplicaciones avanzadas de los modelos de velocidad para el estudio de los mecanismos físicos que controlan la sismicidad en volcanes. Para la obtención del modelo tomográfico conjunto se han utilizado los datos obtenidos mediante un complejo experimento de sísmica activa y pasiva llamado TOMO-ETNA. Los datos han sido posteriormente analizados y procesados utilizando novedosos algoritmos de procesado de señales. Una vez analizados los datos sísmicos se procesan mediante un nuevo software tomográfico desarrollado ad-hoc para esta Tesis Doctoral. Dicho código se llama Passive Active Ray Tomography Software (PARTOS), y permite la inversión conjunta y simultánea de datos de sísmica activa y pasiva. Por último, Se resalta un estudio avanzado basado en el cálculo del parámetro b, en la localización precisa de terremotos, y en el cálculo de curvas de difusividad para la serie sismo-volcánica de El Hierro 2011-13, a partir de un modelo de velocidad tomográfico tridimensional que permite interpretar de manera novedosa la distribución y evolución de la sismicidad volcánica.

The objectives of this PhD Thesis are based on two main legs: i) Obtaining a realistic, three-dimensional velocity model of the region comprising Mt. Etna volcano, Aeolian Island Archipelago, and surrounding areas, by using joint active and passive tomographic inversion; ii) Performing advanced applications of velocity models focused on the study of the physical mechanisms controlling seismicity on volcanoes. For obtaining the tomographic velocity model we used seismic data provided by a complex active seismic experiment known as TOMO-ETNA. Data, including active and passive seismic signals, has been further analysed using new signal processing algorithms. Once analysed, seismic data is processed applying a new ad-hoc developed software for joint active passive seismic tomography (PARTOS). Finally, we propose an advanced study based on b value calculation, precise seismic locations, and diffusivity curves calculations of the seismicity related to the El Hierro 2011-13 seimo-volcanic crisis. This study requires as a priori information a realistic 3D velocity model, and allows us to reinterpret the distribution and evolution of seismic swarms on volcanoes.