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Seismicity unveils tectonics in Cerberus Fossae, Mars

Stähler, S. und Mittelholz, Anna und Perrin, C und Kawamura, T. und Kim, D. und Knapmeyer, Martin und Zenhäusern, Geraldine und Clinton, J. und Giardini, D. und Lognonne, P. und Banerdt, William B. (2022) Seismicity unveils tectonics in Cerberus Fossae, Mars. Europlanet Science Congress, 2022-09-18 - 2022-09-23, Granada, Spanien. doi: 10.5194/epsc2022-1126.

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Offizielle URL: https://meetingorganizer.copernicus.org/EPSC2022/EPSC2022-1126.html

Kurzfassung

Seismic measurements of the InSight lander confirm tectonic activity in an extraterrestrial geological system for the first time: the large graben system Cerberus Fossae (Giardini et al., 2020). In-depth analysis of available marsquakes thus allows unprecedented geophysical characterization of an active extensional structure on Mars, using the epicenter locations, depths, magnitudes, focal mechanisms and spectral character from marsquake data. In summary, InSight seismic data show: Both major families of marsquakes, characterized by low and high frequency content, LF and HF events respectively, can be located on central and eastern parts of the graben system (Zenhäusern et al., 2022). This is in agreement with the decrease in structural maturity towards the East as inferred from orbital images (Perrin et al., 2022). Specifically, we find that the distance distribution of the larger LF marsquakes peaks near Zunil crater and the Cerberus Mantling Unit, which has been hypothesized to be of volcanic origin (Horvath et al., 2021). The two event families correspond to two depth regimes: LF marsquake hypocenters are located at about 15-50 km, based on identification of depth phases (Durán et al., 2022; Stähler et al., 2021), while the HF marsquakes are likely much shallower and at 0-5 km depth (van Driel et al., 2021). Estimated magnitudes are between 2.8 and 3.8 (Böse et al., 2021; Clinton et al., 2021), resulting in a total seismic moment release within Cerberus Fossae of 1.4-5.6×1015 Nm/yr, or at least half of the observed seismic moment release of the entire planet. Estimated focal mechanisms of deep marsquakes (Brinkman et al., 2021; Jacob et al., 2022) show primarily extensional normal faulting, compatible with the image-based interpretation as a graben system. The deeper LF marsquakes are “slow” compared to terrestrial quakes, i.e. lack high frequency energy in the seismic body waves. This can be explained by low stress drop and a weak, potentially warm source region. We propose a geological model that integrates these observations: The deep LF quakes are caused by the large-scale extensional stress pattern, while fractures occur in this specific location only due to the presence of a dike from Elysium Mons. The shallow seismicity is caused in a brittle region near the surface, potentially on the subsurface continuation of the graben flanks. This could potentially explain the seasonality of the HF event rate, which peaks at the times of maximum solar illumination of the bottom in the Cerberus Fossae (Knapmeyer et al., 2021). While a small number of large endogenic marsquakes have been observed in other regions on Mars, specifically Southern Tharsis (Horleston et al., 2022), Cerberus Fossae represents a uniquely active seismic setting. Current day tectonic activity seems to be driven by volcanic processes, and furthermore, we find no trace of seismic activity on compressional thrust faults on Mars, as opposed to the models of seismicity driven by secular cooling and lithospheric contraction.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/191134/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Vortrag)
Titel:Seismicity unveils tectonics in Cerberus Fossae, Mars
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Stähler, S.Institute of Geophysics, ETH Zurich, SwitzerlandNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Mittelholz, AnnaDepartment of Earth and Planetary Sciences, Harvard University, Cambridge MA, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Perrin, CLPG, NantesNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Kawamura, T.Institut de Physique du Globe de Paris, Paris, FranceNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Kim, D.ETH Zurich, Swiss Federal Institute of Technology, Zurich, SwitzerlandNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Knapmeyer, MartinMartin.Knapmeyer (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-0319-2514NICHT SPEZIFIZIERT
Zenhäusern, GeraldineInstitute of Geophysics, ETH Zurich, SwitzerlandNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Clinton, J.Swiss Seismological Service, ETH Zürich, Zürich, SwitzerlandNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Giardini, D.Institute of Geophysics, Department of Earth Sciences, ETH Zurich, Zurich, SwitzerlandNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Lognonne, P.Institute du Globe de Paris, Paris, FRNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Banerdt, William B.Jet Propulsion Laboratory, California Institute of Technology, Pasadena, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:2022
Referierte Publikation:Nein
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Nein
In ISI Web of Science:Nein
Band:16
DOI:10.5194/epsc2022-1126
Name der Reihe:EPSC Abstracts
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Mars InSight Cerberus Fossae
Veranstaltungstitel:Europlanet Science Congress
Veranstaltungsort:Granada, Spanien
Veranstaltungsart:internationale Konferenz
Veranstaltungsbeginn:18 September 2022
Veranstaltungsende:23 September 2022
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Erforschung des Weltraums
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R EW - Erforschung des Weltraums
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Projekt InSight - HP3
Standort: Berlin-Adlershof
Institute & Einrichtungen:Institut für Planetenforschung > Planetenphysik
Hinterlegt von: Knapmeyer, Dr. Martin
Hinterlegt am:29 Nov 2022 11:19
Letzte Änderung:24 Apr 2024 20:52

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