Geodetic and seismic observations of endogenous earthquakes and faulting at the Tungnakvíslarjökull landslide in south Iceland

Abstract

The large 0.8 km² deep-seated landslide north of Tungnakvíslarjökull, an outlet glacier of Mýrdalsjökull on the flanks of Katla volcano, has moved at least 200 m since 1945, with an acceleration in the period from 2000 to 2010. The area surrounding Tungnakvíslarjökull has shown clustered seismic activity in the same period, but the relationship between the seismicity and landslide motion is unclear.In this thesis, pixel tracked displacement maps of landslide movement based on synthetic aperture radar TerraSAR-X satellite data, are presented spanning the period between 2010 and 2023. This thesis also studies seismic data collected between July 2020 and November 2021 using two temporary seismometers placed on the landslide. Refined locations of local earthquakes are computed using the NonLinLoc software. Additional analysis of earthquake waveforms is presented. Fifteen second interval kinematic solutions of continuous GNSS displacement from two stations (TKJS and TKJ2) on the landslide are related to the displacement maps and seismic observations.In addition to a gradual slowing of bulk landslide deformation from 8.5±4.8 m/yr in 2010 to around 1.5±2 m/yr in 2023, near-horizontal displacements show block-like structures that are interpreted to be independently moving segments bounded by faults within the landslide body. The earthquake locations point at shallow sources within the landslide body, with timings that correlate strongly with rapid dm-scale 'jerky' displacements shown from the GNSS data. A model is presented of propagating minor fault movements in the landslide during jerky movements that cause low-magnitude landslide induced, endogenous slopequakes.The landslide-local earthquakes show similarities to the previously observed long-period Goðabunga earthquakes, helping inform interpretations of this seismic cluster on Katla. Direct observation of a slopequake coinciding with a large near-instantaneous deformation within a slowly moving landslide, indicative of fracturing with in the landslide body, has not been reported previously in the literature.

Við vestanverðan Mýrdalsjökul, norðan Tungnakvíslarjökuls, er hægfara skriða, 0.8 km² að flatarmáli sem hefur færst um a.m.k. 200 m síðan 1945. Hreyfingar voru hraðastar 2000-2010. Töluverð jarðskjálftavirkni hefur mælst á svipuðum slóðum, en orsakasamhengi skriðuhreyfinga og jarðskjálfta er umdeilt. Í þessari ritgerð er beitt greiningu á mynpunktahniki (e. pixel tracking) í radarmyndum úr TerraSAR-X gervitunglinu milli 2010 og 2023 til að kortleggja færslur í skriðunni. Einnig er rýnt í gögn úr tveimur jarðskjálftamælum sem voru í skriðunni milli júlí 2020 og nóvember 2021. Staðsetningar valinna jarðskjálfta eru reiknaðar með forritinu NonLinLoc og bylgjuform greind frekar. Staðsetningar á 15 s fresti úr tveimur GNSS stöðvum í skriðunni eru notaðar til samaburðar við færslukort og jarðskjálftavirkni. Radargögnin sýna að skriðan hefur hægt á sér frá 8.5±4.8 m/ári 2010, niður í 1.5±2 m/ári 2023, auk þess sem láréttar hreyfingar sýna hreyfingar á blokkum sem afmarkast af misgengjum. Staðsetningar þeirra jarðskjálfta sem kannaðir voru eru á grunnu dýpi, innan skriðumassans, auk þess sem tímasetning sumra jarðskjálfta verður á sama tíma og dm færslur í GNSS gögnum. Sett er fram hugmyndalíkan af færslum á misgengjum á mismunandi stöðum í skriðunni sjálfri, eða á meginskriðfleti hennar. Skriðuskjálftarnir líkjast að mörgu leyti lágtíðniskjálftum þeim er ríkjandi hafa verið á þessu svæði í áratugi. Okkur er ekki kunnugt um að fyrr hafi verið greint frá skriðuskjálftum í hægfara skriðu samtímis skyndilegum færslum sem nema mörgum sentimetrum.