Observations of the Blomstrand Glacier Activation in the North of West Spitsbergen Island Based on Data from a Single Seismic Station

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

At the end of 2019, the automated seismological monitoring system of the Kola Branch of the FRC UGS RAS recorded an increase in weak seismicity localized in the northwestern part of West Spitsbergen Island. The intensity of the seismic process reached several dozens of events per day. A preliminary analysis of the records of seismic events visually revealed a high degree of similarity in their waveforms. To obtain the most complete catalogue and spatial-temporal representation of the development of this seismic process, the cross-correlation detection method was used. The resulting final catalogue contains over 9,000 seismic events in the magnitude range (ML) from –0.4 to 0.6. The localization of the epicenters showed that they are confined to the ablation zone of the Blomstrand Glacier. Analysis of the resulting catalogue showed that the sequence began and ended abruptly, with variations in the amplitudes of seismic events and the times between their occurrence taking place simultaneously. Comparison of the seismic monitoring results with satellite images obtained by the Santinel-2 research apparatus in the radio frequency range showed a connection between this seismic sequence and a large-scale movement of the terminal part of the Blomstrand Glacier, accompanied by massive emissions of ice material into the bay. At the same time, during the period of active seismic process, no significant movements of the glacier front were observed, and large-scale movement of the glacier coincided with the end of seismic activation. Satellite data, as well as the periodicity in the occurrence of seismic events and the high similarity of their waveforms may indicate the manifestation of the phenomenon of stick-slip motion of the glacier along the bed in the process of preparing for a large-scale movement.

About the authors

A. V. Fedorov

Kola Branch of the Federal Research Center “United Geophysical Service of the Russian Academy of Sciences”

Email: Afedorov@krsc.ru
Apatity, Russia

S. V. Baranov

Kola Branch of the Federal Research Center “United Geophysical Service of the Russian Academy of Sciences”

Apatity, Russia

V. E. Asming

Kola Branch of the Federal Research Center “United Geophysical Service of the Russian Academy of Sciences”

Apatity, Russia

I. S. Fedorov

Kola Branch of the Federal Research Center “United Geophysical Service of the Russian Academy of Sciences”

Apatity, Russia

References

  1. Асминг В.Э., Федоров А.В. Возможности применения автоматического детектора-локатора сейсмических событий по одиночной станции для детальных сейсмологических наблюдений // Сейсмические приборы. 2014. Т. 50. № 3. С. 19–29. EDN: SLRRSN
  2. Асминг В.Э., Федоров А.В., Аленичева А.О., Евтюгина З.А. Применение системы автоматической локации NSDL для детального изучения сейсмичности архипелага Шпицберген // Вестник Кольского научного центра РАН. 2018. Т. 10. № 3. С. 120–131. EDN: YYITVZ.
  3. Соболев Г.А., Пономарев А.В., Майбук Ю.Я. Инициирование неустойчивых подвижек — микроземлетрясений упругими импульсами // Физика Земли. 2016. № 5. P. 51–69. doi: 10.7868/S0002333716050136
  4. Федоров А.В., Асминг В.Э. Мониторинг активности ледников Шпицбергена сейсмическим методом // Наука и технологические разработки. 2015. Т. 94. № 4. С. 44–52. EDN: WAOWMT.
  5. Федоров А.В., Асминг В.Э., Евтюгина З.А., Прокудина А.В. Система автоматического мониторинга сейсмичности Европейской Арктики // Сейсмические приборы. 2018. Т. 54. № 1. С. 29–39. doi: 10.21455/si2018.1-3. EDN: YUOLJG
  6. Allstadt K., Malone S.D. Swarms of repeating stick-slip icequakes triggered by snow loading at Mount Rainier volcano // Journal of Geophysical Research: Earth Surface. 2014. V. 119. № 5. P. 1180–1203. doi: 10.1002/2014JF003086
  7. Anstey N.A. Correlation Techniques — A Review // Can. J. Expl. Geophys. 1966. V. 2. P. 55–82.
  8. Aster R.C., Winberry J.P. Glacial seismology // Reports on Progress in Physics. 2017. V. 80. № 12. P. 126801. doi: 10.1088/1361-6633/aa8473
  9. Bevington A., Copland L. Characteristics of the last five surges of Lowell Glacier, Yukon, Canada, since 1948 // Journal of Glaciology. 2014. V. 60 (219). P. 113–123. doi: 10.3189/2014JoG13J134
  10. Burton D.J., Dowdeswell J.A., Hogan K.A., Noormets R. Marginal fluctuations of a Svalbard surge-type tidewater glacier, Blomstrandbreen, since the Little Ice Age: a record of three surges // Arctic, Antarctic, and Alpine Research. 2016. V. 48. № 2. P. 411–426. https://doi.org/10.1657/AAAR0014-094
  11. Dyagilev R.A., Sdelnikova I.A. Large-Scale Research Facilities “Seismic Infrasound Array for Monitoring Arctic Cryolitozone and Continuous Seismic Monitoring of the Russian Federation, Neighbouring Territories and the World” // Geodynamics & Tectonophysics. 2022. V. 13 (2), 591. P. 1–8. doi: 10.5800/GT-2022-13-2-0591
  12. Fürst J.J., Gillet-Chaulet F., Benham T.J., Dowdeswell J.A., Grabiec M., Navarro F., Pettersson R., Moholdt G., Nuth C., Sass B., Aas K., Fettweis X., Lang C., Seehaus T., Braun M. Application of a two-step approach for mapping ice thickness to various glacier types on Svalbard // The Cryosphere. 2017. V. 11. P. 2003–2032. https://doi.org/10.5194/tc-11-2003-2017
  13. Gibbons S.J., Ringdal F. The detection of low magnitude seismic events using array-based waveform correlation // Geophysical Journal International. 2006. V. 165. № 1. P. 149–166. https://doi.org/10.1111/j.1365-246X.2006.02865.x
  14. Harris D.B. A waveform correlation method for identifying quarry explosions // Bulletin of the Seismological Society of America. 1991. V. 81. № 6. P. 2395–2418. https://doi.org/10.1785/BSSA0810062395
  15. Helmstetter A., Nicolas B., Comon P., Gay M. Basal icequakes recorded beneath an Alpine glacier (Glacier d’Argentière, Mont Blanc, France): Evidence for stick-slip motion? // Journal of Geophysical Research: Earth Surface. 2015. V. 120. № 3. P. 379–401. doi: 10.1002/2014JF003288
  16. Israelsson H. Correlation of waveforms from closely spaced regional events // Bulletin of the Seismological Society of America. 1990. V. 80. № 6B. P. 2177–2193. https://doi.org/10.1785/BSSA08006B2177
  17. Köhler A., Chapuis A., Nuth C., Kohler J., Weidle C. Seasonal variations of glacier dynamics at Kronebreen, Svalbard revealed by calving related seismicity // The Cryosphere Discussions. 2011. V. 5. № 6. P. 3291–3321. doi: 10.5194/tcd-5-3291-2011
  18. Köhler A., Maupin V., Nuth C., Van Pelt W. Characterization of seasonal glacial seismicity from a single-station on-ice record at Holtedahlfonna, Svalbard // Annals of Glaciology. 2019. V. 60. № 79. P. 23–36. doi: 10.1017/aog.2019.15
  19. Köhler A., Myklebust E.B., Mæland S. Enhancing seismic calving event identification in Svalbard through empirical matched field processing and machine learning // Geophysical Journal International. 2022. V. 230. № 2. P. 1305–1317. doi: 10.1093/gji/ggac117
  20. Köhler A., Nuth C., Kohler J., Berthier E., Weidle C., Schweitzer J. A 15 year record of frontal glacier ablation rates estimated from seismic data // Geophys. Res. Lett. 2016. V. 43. P. 12155–12164. doi: 10.1002/2016GL070589
  21. Köhler A., Nuth C., Schweitzer J., Weidle C., Gibbons S.J. Regional passive seismic monitoring reveals dynamic glacier activity on Spitsbergen, Svalbard // Polar Research. 2015. V. 34. № 1. P. 26178. https://doi.org/10.3402/polar.v34.26178
  22. Meier M.F., Post A. What are glacier surges? // Canadian Journal of Earth Sciences. 1969. V. 6. № 4. P. 807–817. doi: 10.1139/e69-081
  23. Nuth C., Schuler T.V., Kohler J., Altena B., Hagen J.O. Estimating the long-term calving flux of Kronebreen, Svalbard, from geodetic elevation changes and mass-balance modeling // Journal of Glaciology. 2012. V. 58. № 207. P. 119–133. doi: 10.3189/2012JoG11J036, 2012
  24. O’Neel S., Marshall H.P., McNamara D.E., Pfeffer W.T. Seismic detection and analysis of icequakes at Columbia Glacier, Alaska // J. Geophys. Res. 2007. V. 112. P. F03S23. doi: 10.1029/2006JF000595
  25. Pirli M., Hainzl S., Schweitzer J., Köhler A., Dahm T. Localised thickening and grounding of an Antarctic ice shelf from tidal triggering and sizing of cryoseismicity // Earth and Planetary Science Letters. 2018. V. 503. P. 78–87. https://doi.org/10.1016/j.epsl.2018.09.024
  26. Podolskiy E.A., Walter F. Cryoseismology // Reviews of geophysics. 2016. V. 54. № 4. P. 708–758. doi: 10.1002/2016RG000526
  27. Schellenberger T., Dunse T., Kääb A., Kohler J., Reijmer C.H. Surface speed and frontal ablation of Kronebreen and Kongsbreen, NW Svalbard, from SAR offset tracking // The Cryosphere. 2015. V. 9. № 6. P. 2339–2355. doi: 10.5194/tc-9-2339-2015
  28. Shakirova A., Chemarev A. Multiplets of low-frequency earthquakes during the eruption of the Kizimen volcano in 2011–2012, Russia // Journal of Volcanology and Geothermal Research. 2023. V. 438. P. 107805. https://doi.org/10.1016/j.jvolgeores.2023.107805
  29. Sobolev G., Spetzler H., Koltsov A. et al. An experimental study of triggered stick-slip // Pure and applied geophysics. 1993. V. 140. P. 79–94. https://doi.org/10.1007/BF00876872
  30. Thelen W.A., Allstadt K., De Angelis S., Malone S.D., Moran S.C., Vidale J. Shallow repeating seismic events under an alpine glacier at Mount Rainier, Washington, USA // Journal of Glaciology. 2013. V. 59. № 214. P. 345–356. doi: 10.3189/2013JoG12J111
  31. VanWormer D., Berg E. Seismic evidence for glacier motion // Journal of Glaciology. 1973. V. 12. № 65. P. 259–265. doi: 10.3189/S002214300003207X
  32. Vinogradov Yu.A., Asming V.E., Baranov S.V., Fedorov A.V., Vinogradov A.N. Seismic and infrasonic monitoring of glacier destruction: A pilot experiment on Svalbard // Seismic Instruments. 2015. V. 51. P. 1–7. doi: 10.3103/S0747923915010119
  33. Wiens D.A., Anandakrishnan S., Winberry J.P., King M.A. Simultaneous teleseismic and geodetic observations of the stick–slip motion of an Antarctic ice stream // Nature. 2008. V. 453. № 7196. P. 770–774. doi: 10.1038/nature06990
  34. Zoet L., Anandakrishnan S., Alley R., Nyblade A., Wiens D. Motion of an Antarctic glacier by repeated tidally modulated earthquakes // Nature Geoscience. 2012. V. 5. № 9. P. 623–626. doi: 10.1038/ngeo1555

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».