Eruptionen an Schildvulkanen erfolgen häufig aus radial ausgerichteten linearen Spalten, die von schaufelartigen, mit Magma gefüllten Rissen (Dykes) gespeist werden. Die Spalten des Sierra Negra-Ausbruchs 2018 waren an der Flanke des Vulkans verstreut. Weltraumgestützte radarinterferometrische Daten (interferometrisches Radar mit synthetischer Apertur) zeigten, dass ein Teil der Eruption überraschenderweise von einem 15 km langen, gewundenen und flach liegenden Riss (Sill) gespeist wurde. Hier entwickeln wir einen Rahmen, der die vollständige dreidimensionale (3D) Kinematik von nicht planaren Intrusionen erfasst. Dazu gehören sowohl ein analytisches als auch ein umfassendes numerisches Schema. Wir beschränken die Modelle so, dass sie mit den beobachteten Bodenverformungen in Sierra Negra übereinstimmen. Durch die Entwicklung einer Methode, die das Zusammenspiel all der treibenden Faktoren berücksichtigt, eröffnen diese 3D-Modelle die Möglichkeit, die Geometrie des Magmatransports in jedem Vulkansystem zu verstehen und zu simulieren.

| Geophysical Research Letters, 48, 13 | DOI: https://doi.org/10.1029/2021GL093038 |

Erdbebensimulationen mit finiten Brüchen beinhalten oft eine große Anzahl von Modellparametern und ihre Inversion aus spärlichen seismischen Daten ist nicht eindeutig. Die Schätzung der Parameterunsicherheiten ist aufgrund des hohen Rechenaufwands eine zusätzliche Herausforderung. Wir schlagen ein vereinfachtes selbstähnliches Bruchmodell mit nur wenigen Parametern vor, bei dem die Ausbreitung der Bruchfront von der Berechnung des Gleitens entkoppelt ist. Die physikalisch basierte, approximative Methode ist flexibel und rechnerisch effizient. Die Stärken und Grenzen der neuen Methode werden anhand von realen Beispielen gut untersuchter Ereignisse demonstriert, darunter das Megathrust Beben der Stärke 8,3 im Jahr 2015 in Illapel, Chile, sowie Beispiele für normale und „supershear“ kontinentale Intraplattenbeben. Trotz der Einfachheit des Modells kann eine Fülle von Beobachtungen simuliert werden, die von unterschiedlichen Bruchfront-Isochronen und Verteilungen der Dislokation bis hin zu gerichteten Wellenformeffekten oder hohen Bruchgeschwindigkeiten reichen. Die zeitliche Entwicklung der Gleitrate und der Anstiegszeit der Dislokation wird implizit aus dem inkrementellen Wachstum des Bruches und dem Spannungsabfall geschätzt, ohne dass zusätzliche Einschränkungen gemacht werden. Das neue Modell ist in der Open-Source-Python-Toolbox für Seismologie (Pyrocko) implementiert.

| Geophysical Journal International, 225, 3, 1586-1604 | DOI: https://doi.org/10.1093/gji/ggab045 |

Die seismische Sequenz 2013 an der Castor-Injektionsplattform vor der spanischen Küste erreichte die Stärke Mw 4,1. Sie ist einer der wichtigsten Fälle von induzierter Seismizität in Europa und ein seltenes Beispiel für Seismizität, die durch die Einspeisung von Gas zur Befüllung eines unterirdischen Gasspeichers ausgelöst wurde. Wir haben die Geometrie des Erdbebens und die Ausbreitung des Bruchs durch Anwendung fortschrittlicher seismologischer Techniken auf einen erweiterten Wellenformdatensatz aufgeklärt. Die Sequenz erfolgte durch fortschreitendes Versagen und Freilegen der Verwerfung, wobei die Seismizität zunächst von den Injektionspunkten wegwanderte, ausgelöst durch Porendruckdiffusion, und dann wieder zurück, wobei größere Asperitäten, die mit höheren Spannungen belastet waren, brachen und die größten Erdbeben verursachten. Die Seismizität trat fast ausschließlich an einer sekundären Verwerfung auf, die sich unterhalb der Lagerstätte befindet und gegenüber der die Lagerstätte begrenzenden Verwerfung eintaucht.

| Nature Communications, 12, 4783 | DOI: https://doi.org/10.1038/s41467-021-24949-1 |

Nach der Aufstauung des Atatürk-Staudamms, des größten Staudamms in der Türkei, stieg die lokale Seismizität in den 1990er Jahren erheblich an, wie zuvor auch bei anderen Stauseen weltweit beobachtet. In den Jahren 2017 und 2018 ereigneten sich in der Stadt Samsat in der Nähe des Atatürk-Stausees zwei schadensverursachende Erdbeben der Magnitude 5,5 und 5,1. Wir haben die räumlich-zeitliche Entwicklung der Seismizität und ihre Quelleneigenschaften in Bezug auf die zeitlichen Schwankungen des Wasserspiegels und die aus der Oberflächenbelastung und Porendruckdiffusion resultierenden Spannungen analysiert. Unser Ergebnis zeigt, dass der Wasserstand und die Seismizitätsraten antikorreliert sind, bedingt durch den Stabilisierungseffekt der gravitationsbedingten Spannungen, die durch die Wasserbelastung auf die lokalen Verwerfungen einwirken. Andererseits stieg die effektive Gesamtspannung in der seismogenen Zone aufgrund von Porendruckdiffusion über Jahrzehnte hinweg an, was die verstärkte Aktivität der letzten Jahre erklärt. Die durch das Reservoir verursachten Spannungsänderungen konzentrierten sich schließlich auf die Region, in der sich die beiden schweren Erdbeben von 2017 und 2018 ereigneten.

| Frontiers in Earth Science, 9, 663385 | DOI: https://doi.org/10.3389/feart.2021.663385 |

Die Einschätzung der vulkanischen Gefahr in Regionen mit verteiltem Vulkanismus ist aufgrund der unsicheren Lage künftiger Schlote eine Herausforderung. Kürzlich wurde eine statistisch-mechanische Strategie zur Vorhersage solcher Orte vorgeschlagen: Hier testen wir sie mit analogen Modellen. Wir belasten einen Gelatineblock seitlich und durch Aushöhlungen an der Oberfläche und beobachten die Oberflächenankünfte der Flugbahnen luftgefüllter Risse. Dann, ermitteln wir die Verteilungen der Parameter, die den Spannungszustand des Gelatineblocks beschreiben, mit einem Monte-Carlo-Ansatz, wodurch stimmen wir deterministische Rissbahnsimulationen mit den beobachteten Ankünfte. Während die einzelnen Spannungsparameter unbestimmt bleiben, können wir ihr Verhältnis effektiv ermitteln und die Ankunftspunkte der nachfolgenden Risse erfolgreich vorhersagen.

| Geophysical Research Letters, 48, 6 | DOI: https://doi.org/10.1029/2020GL090407 |

Die quartären Vulkanfelder der Eifel im Westen Deutschlands  hatten ihre letzten Ausbrüche vor weniger als 13.000 Jahren. Kürzlich wurden unter einem der Vulkanfelder tiefe, niederfrequente Erdbeben (DLF) entdeckt, die auf eine anhaltende magmatische Aktivität in der unteren Kruste und im oberen Erdmantel hinweisen. In dieser Arbeit werden seismische Weit- und Steilwinkelexperimente aus den Jahren 1978/1979 und 1987/1988 zusammengestellt, teilweise neu bearbeitet und zusammen mit anderen Daten interpretiert, um Lage, Größe, Form und Zustand der magmatischen Reservoire in der Eifelregion nahe der Krusten-Mantel-Grenze einzugrenzen. Wir diskutieren seismische Belege für eine Gradientenschicht mit niedriger Geschwindigkeit in 30-36 km Tiefe, die sich über ein großes Gebiet unter allen Quartären Vulkanfeldern des Rheinischen Massivs entwickelt hat und durch das Vorhandensein von Teilschmelzen erklärt werden kann. Wir zeigen, dass die DLF-Erdbeben das postulierte obere Mantelreservoir mit der oberen Kruste in etwa 8 km Tiefe verbinden, direkt unter einem der jüngsten phonolitischen Vulkanzentren der Eifel, wo CO₂ aus dem Mantel massiv ausgast. Ein Bündel von seismischen Reflexion zwischen 6 und 10 km Tiefe in der Westeifel ist vermutlich ein abgekühltes, differenziertes, tertiäres Magmareservoir und kann als Beispiel für die jüngeren Systeme in der Osteifel dienen. Die Ergebnisse legen nahe, dass die Verteilung der Vulkanfelder durch die variszischen lithosphärischen Strukturen und Terraingrenzen als Ganzes gesteuert wird, was sich in einem Versatz der Moho-Tiefe, einer keilförmigen transparenten Zone in der unteren Kruste und dem System von Überschiebungen auf etwa 120 km Länge widerspiegelt.

|  Geochemistry Geophysics Geosystems (G3), 21, 9 | DOI: https://doi.org/10.1029/2020GC009062 |

Wir haben 7 Jahrzehnte lang photogrammetrische Daten über den Vulkan Bezymianny, Kamtschatka, gesammelt, um die Wiedergeburt eines neuen Vulkangebäudes nach dem Zusammenbruch des Sektors 1956 zu dokumentieren. Auf diese Weise konnten wir alle morphologischen Veränderungen aufdecken, drei Hauptstadien der Entwicklung des neuen Vulkangebäudes identifizieren und eine allmähliche Zentralisierung des Schlots feststellen, die mit Belastungsänderungen in Verbindung gebracht werden kann, die die Magmabahnen in der Tiefe beeinflussen. Die berechnete langfristige Wachstumsrate ermöglichte es uns, die Wiedererlangung der Größe des Vulkans vor dem Kollaps innerhalb der nächsten 15 Jahre zu schätzen. Diese Arbeit wirft zum ersten Mal Licht auf die komplexen Wachstumsprozesse nach sektoralen Einstürzen von Vulkanen.

|  Communications Earth & Environment, 1, 15 | DOI: https://doi.org/10.1038/s43247-020-00014-5 |

Seit 1991 werden im Groningen-Feld (Niederlande) induzierte Erdbeben beobachtet und mit der Gasförderung in Verbindung gebracht. Wir stellen eine Methode zur probabilistischen Abschätzung des Quellmechanismus vor und demonstrieren ihre Anwendung anhand eines einzelnen Ereignisses im Groningen-Feld mit dem Ziel, Regeln fuer eine optimale Vorgehensweise in dieser Gegend abzuleiten. Durch die Verwendung vollständiger Wellenformen vermeiden wir Schwierigkeiten bei der Identifizierung seismischer Phasen. Aufgrund des probabilistischen Ansatzes bilden wir Unsicherheiten in der Lösung ab, die gewöhnlicherweise selten angegeben werden. Zusätzlich zum Quellmechanismus werden auch die Bebenorte berechnet, was unter Umständen eine Zuordnung dieser Beben zu bestimmten Verwerfungen erlaubt. Das analysierte Ereignis zeigt Züge einer Implosion und kann als Abschiebung und Kollaps innerhalb des Gasreservoirs gedeutet werden.

|  Bulletin of the Seismological Society of America, 110, 5, 2095-2111 | DOI: https://doi.org/10.1785/0120200099 |

Ein Erdbeben führt zu einer plötzlichen Umverteilung der Gesteinsmassen und erzeugt seismische Wellen, die sich ausbreiten und dabei weitere, kurzzeitige Schwankungen der Gesteinsdichte verursachen. Beide Prozesse führen zu Störungen im Potenzialfeld der Schwere, die sich mit Lichtgeschwindigkeit ausbreiten und daher früher als die schnellste elastische Welle an entfernten Stationen ankommen können. Die Schwerefeldstörungen wiederum erzeugen überall im Erdinneren sekundäre seismische Quellen, von denen ein Teil in der Nähe der Station Bodenbewegungen verursachen kann, bevor die direkte seismische Welle auch dort ankommt. In jüngster Zeit wurden diese so genannten prompten Elasto-Gravitations-Signale (PEGS) von seismischen Großereignissen wie dem Tohoku-Erdbeben der Stärke 9,1 im Jahr 2011 auf Breitband-Seismometern und supraleitenden Gravimetern nachgewiesen. Obwohl die Physik der PEGS gut verstanden wird, sind die bisher verwendeten Werkzeuge für eine realistische Modellierung kompliziert und rechenintensiv. In dieser Studie stellen wir einen neuen und einfachen Ansatz vor, der das vollständig gekoppelte Elasto-Gravitations-Grenzwertproblem genauer löst, aber nicht komplizierter ist als die Berechnung synthetischer Seismogramme auf herkömmliche Weise. Mit dem neuen Ansatz simulieren wir das komplette PEGS des Tohoku-Erdbebens von 2011 auf der Grundlage eines ausgedehnten, kinematischen Bruchmodells. Darüber hinaus diskutieren wir Implikationen und möglichen Anwendungen von PEGS in der modernen Seismologie. So können zum Beispiel wichtigste Parameter wie die Momentmagnitude, die Bruchdauer und der Herdmechanismus eines Megathrust-Erdbebens mithilfe der gemessenen PEGS-Daten robust geschätzt werden.

|  Earth and Planetary Science Letters, 536, 116150 | DOI: https://doi.org/10.1016/j.epsl.2020.116150|