2001年11月14日昆仑山大地震震前扰动信号的再研究

研究了2001年11月14日昆仑山M_S8.1大地震前新疆地区宽频带地震仪记录到的异常扰动事件.新疆地震台网在发生强震的前三天记录到了强烈的扰动信号.由于新疆地震台距离昆仑山大地震的震中很近,因此该震前扰动的成因备受关注,一直被认为可能是与大地震相关的慢地震事件,可能是大地震的某种前兆现象.本研究扩大了观测异常扰动事件的范围,分析了欧亚大陆187个宽频带地震仪在2001年11月的观测记录,发现这些地震仪在11月10—12日期间都记录到了时频特征类似的强扰动信号,其中最强的扰动信号出现在挪威台站KONO.调查研究发现挪威海域在11月10—12日期间出现了一次超强北极风暴,我们对扰动源位置初步定位后发现大地震前欧亚大陆各台站记录的最大扰动信号主要来源于挪威西南海岸.本文的研究结果确认昆仑山大地震前新疆台网记录到的强烈震前扰动信号不是与大地震相关的慢地震事件,而是挪威海域北极风暴激发的微地震（地脉动）.本文进一步研究表明北极风暴激发的地脉动可显著影响中国大陆的地震和重力观测.在分析中国大陆地震台网记录的强扰动信号时,北极风暴的影响不能忽视.     

热带气旋引起的震颤波

在中国地震台网的宽频数字地震计和倾斜、重力仪的观测中,记录到来自西太平洋热带气旋（热带风暴、台风）引起的震颤波.通过对2006年来自西太平洋的全部热带气旋的分析,以及所观测到的震颤波与气旋运动过程中强度的变化、运动路径、观测点与其之间的距离变化等方面的分析研究得到以下结论：震颤信号的持续时间与热带气旋的生命过程基本相符,其中出现强震颤的时间大多为2～3天,特征为信号的包络线呈纺锤状叠加在观测背景上,震颤波的主要频率范围为0.13～0.33 Hz（周期：3～7 s）.我国内陆大部分区域内的宽频地震计、重力仪、倾斜仪等都能清晰记录到这类由热带气旋引起的震颤波.震颤波的强度主要与热带气旋的强度、运动路径以及气旋中心到地震观测台站的距离这几个因素直接相关;而震颤波的变化过程与热带气旋的运动和变化过程密切相关,其中强震颤波的出现时间与气旋过大陆板块边界进入大陆架的时间一致.经对热带气旋的结构、运动规律及动力学特点的了解分析,初步分析认为其主要源于热带气旋运动过程中与浅海区大陆架及陆地表面的摩擦、气压载荷变化以及由此产生的海浪对地壳板块的冲击,及板块边界断层对气旋扰动的响应.此外,我们对北印度洋孟加拉湾生成并在缅甸登陆的热带气旋也进行了实例分析.结果表明：与西太平洋相比,北印度洋热带气旋引起的震颤波对我国大陆的地震观测而言信号较弱.     

固体潮观测中的震颤异常波

在地震与固体潮台站的日常监测中,常发现有一些异常"脉动"信号叠加在固体潮曲线上.这些异常"脉动"与宽频带数字地震计的观测在时间上同步、一致,其中的一部分由发生在西太平洋上的热带气旋引起,而其他的则大多与强地震相伴随,统称为震颤异常波.本文介绍了华中科技大学的地震与固体潮观测台站(HUST)的概况,报道了该台应用 DZW重力仪和VS-1倾斜仪观测记录到的大量震颤异常波事例.大量观测事实表明:中国固体潮台站记录的震颤异常波,绝大多数只在DZW重力仪和VS-1倾斜仪的低通滤波1 通道(LP1)出现,而在其低通滤波2通道(LP2)和其他固体潮仪器中则罕有发现;震颤异常波的包络线大多呈"纺锤状"或"尾巴状",持续时间多为1~3天. 通过对震颤异常波和固体潮观测仪器的分析研究,得到以下结论:震颤异常波实际上就是一种来源复杂的地球脉动信号,响应范围广泛,可被宽频带数字地震计和固体潮仪器记录.由西太平洋上的热带气旋引起的震颤异常波的主要周期在3~7 s范围,而强震前的震颤异常波则除此外,还包含10~60 s及更长周期的信号.固体潮仪器对震颤异常波响应的差异是因为仪器的传递函数不同和特性所致. DZW重力仪和VS-1倾斜仪分钟值采样数据中的震颤异常波,只是真实信号的一种"混叠"或映射.强震前的震颤异常波是否与地震有关？是否是震兆？尚需做更深入细致的分析和研究.     

风暴及台风天气引起的微震现象分析

正近年来,随着宽频带地震仪及数字化重力仪、倾斜仪在全国的广泛布设,越来越多的研究显示,宽频带地震仪、重力仪和倾斜仪都能观测到一种连续的地震动信号。国内较早的工作主要将其对应为大地震前的前兆异常或震前慢地震,但随后大量的研究表明,这种连续震动信号与台风和大风天气有关。国际地学界对这种连续震动信号的研究在1950年以后就有了比较明确的认识,一般把这种迭加在地脉动或固体潮观测曲线上、周期在2~20s之间的     

汶川大地震宽带地震仪短临异常及成因初探

2008年5月12日8.1级汶川大地震发生后,我们对国家测震台网的40台宽频带地震仪在5月7日~5月13日的观测数据进行了分析.结果表明,汶川大地震前有明显的短临异常: 各台站在大地震发生前1~3天内不同程度检测到了低频异常颤动,颤动振幅逐渐增大,一直持续到大地震发生,信号周期范围为2~10 s.重力仪和倾斜仪也观测到了这类颤动信号.汶川大地震前的异常颤动信号几乎遍布中国大陆,但在西部较弱,东南部较强,尤其在华南地块靠近菲律宾板块的边界处颤动信号很强.因此我们的初步推测是：异常颤动产生的可能原因是地震爆发前华南地块可能开始了慢滑移,滑移时的摩擦产生低频颤动.     

重力仪与宽频带地震仪地震波信号分析及其在异常判定中的应用

以2011年3月11日日本东北M_S9.0地震和2013年11月23日3个典型地震(近震、 远震、 深远震)为例, 对泰安地震台JCZ-1甚宽频数字地震仪及LaCoste-PET重力仪的地震波信号进行频谱分析. 结果表明, 由于两套仪器的设计频率响应范围各有侧重, 其对地震波信号的采集能力也有所差别, 信号频谱分布也有所不同, 即地震仪卓越周期较重力仪偏小, 谱能量向高频方向集中, 而重力仪的频谱分布平坦且较地震仪响应周期大. 地震仪和重力仪对长周期地震波信号的响应仍有对应性和可比性, 对1 s以上的地震波信号均有响应, 对远震波形记录有较好的一致性. 宽频带地震仪和重力仪对地震波响应的特性, 为重力观测中阶变突跳等异常变化性质的判定提供了物理学指标, 对形变观测中可能出现的地震前兆异常的认识及判定具有重要意义.      

IRIS台网地震仪资料出现2010年1月12日海地大地震"震前扰动现象"

2010年1月12日,加勒比岛国海地爆发了Mw7.0级大地震.震中附近的宽带地震仪记录在1月10—1月12日观测到了显著的“震前扰动”现象.扰动信号的周期为3~10秒.北美大陆的宽带地震仪也记录到了类似的扰动信号.海地大地震“震前扰动”发生期间,加勒比海域及周围海域没有发生任何海洋风暴.海地大地震的“震前扰动”是由某种非台风因素引发的.     

吉林汪清7.2级深震前东北地区形变场分布特征

2002年6月29日在吉林汪清(43.5°N, 130.6°E)发生M_b7.2地震, 深度593 km。 该次地震是2001年11月14日昆仑山口西地震后, 我国大陆发生的一次重要地震事件。 该稿首先讨论了深震区与昆仑山地震带强地震活动之间的关系, 并对该地区观测的倾斜和短水准近几年的变化进行了研究, 给出了与地震相关的形变场异常场特征: ① 震前2~3年开始出现较大幅度的倾斜异常阶跃; ② 东北地区地倾斜存在远离震源的特征迁移; ③ 华北地区短水准出现特征波形异常, 并沿痰庐地震带迁移。     

宽频地震计及倾斜、重力仪对长周期波动信号的综合观测

报道了在武汉华中科技大学地震与固体潮试验站的同一观测平台上,用数字宽频地震计、倾斜仪及重力仪对长周期地震波动信号的综合观测结果,以及各观测的对比和分析。近3年来,不同的观测仪器同时观测到了几十个形态一致、信号较弱而且成分复杂、持续时间大多约为2——3天的异常波（震颤）。分析表明,这些异常震颤中的一部分由来自西太平洋进入中国大陆及近海的台风产生,其信号强弱主要与台风运动中心进入中国大陆近海后与观测点之间的距离,以及风速大小这两个因素密切关联。另外,还有一部分异常震颤信号的产生原因不明。频谱分析结果显示,与平常的背景噪声信号相比,异常震颤信号的成分较为丰富, 除了3——5 min周期的信号外,还含有20——30 min,甚至一小时以上的长周期信号。我们以多种观测仪、长时间的连续观测结果表明,这种震颤信号是真实的和普遍存在的。其产生原因和机制还有待更广泛和深入的研究。      

广西苍梧M_S5.4地震前华南地区连续重力异常分析

正实践表明,大震前的异常扰动现象已被高精度重力仪和宽频带地震仪监测到。如Lacaste ET重力仪和宽频带地震仪监测和证实了汶川地震前1—2天内存在周期为4—8 s的重力扰动,Gphone重力仪监测到日本M_S9.0大震前的连续观测重力异常和高频扰动,以及宽频带地震仪监测到的汤加M_W7.6地震和海地M_W7.0地震前的"震前扰动"现象。到目前为止,有关重力仪记录到的震前"重力扰动"及宽频带地震仪等仪器记录到的"震前扰动"的报道大都来自7.0     

2001年11月14日昆仑山口西M 8.1地震前的缓慢地震事件

2001年11月14日昆仑山口西M8．1地震前发生了缓慢运动事件，新疆地震台网记录分析结果表明，这次事件在大震前3．5天开始出现，长周期前驱波持续约47小时，波列呈现规则的正弦波形，视周期约为8．8秒。笔者认为，该慢地震事件是M8．1大震前中昆仑断裂临震预滑动引起的。事实表明，慢地震的观测与研究对深入了解断层失稳过程和实现地震短临预报具有重大意义，同时也显示了宽频带数字地震台网的优越性。     

汶川与昆仑山强烈地震激发的地球自由振荡频谱的对比分析

强烈地震激发的地震波信息非常丰富,高频信息能量部分会在小范围短时间内迅速衰减,而低频信息特别是较低频信息能量部分则衰减较慢,会绕地球很多圈后才会消耗殆尽,从而激发地球的自由振荡.虽然地球自由振荡的固有频率不变,但不同震源机制的地震激发的地球自由振荡频率成分会随着震级、震源机制、方位等的不同而有显著差别.本文利用2008年5月12日汶川(M_w7.9)地震与2001年11月14日昆仑山(M_w7.8)地震这两个能量震级相当但震源机制不同的地震,基于地震波传播理论,考虑横向各向同性PREM地球模型并融合Crust2.0地壳模型、S20RTS地幔模型及PREM径向衰减模型,利用谱元法结合高性能并行计算,对这两次强烈地震激发的全球地震波传播进行了数值模拟,计算它们激发的地球自由振荡频谱特征差异.计算结果显示了汶川地震的逆冲-走滑特性及昆仑山地震的水平左旋走滑特征.利用理论计算得到的地震波动记录进行功率谱密度估计对比分析,研究结果显示这两次强烈地震释放的低频信息能量大小相当,但总体上看昆仑山地震释放的能量略小于汶川地震的.对比分析表明,不同地震激发的地球自由振荡模式在同一台站处的发育程度不同;同一地震激发的地球自由振荡在不同台站处记录到的振型频率成分也有很大差异.对于不同地震激发的地球自由振荡,有一些频率成分共同出现,表现为地球自由振荡功率谱能量均较大;也有一些振型由于相长干涉,仅在某些地震中被激发而得以良好发育,表现为功率谱能量明显较大;而一些振型由于相消干涉,在一些地震激发方式下被压制,表现为功率谱能量明显很小,甚至接近于0.计算结果清楚地显示了不同地震激发方式下地球振荡模式丰富而复杂的特性,需要对不同地震激发的地球振荡信息进行综合深入的分析,才能对地球内部结构尤其横向不均匀特性给予全面的科学解释.     

宽频带数字资料低频波在大震前的短临前兆信息研究

通过对高台、兰州、成都、安西地震台宽频带数字资料在2001年昆仑山口西8.1级地震,2008年汶川8.0级地震以及2003年山丹、民乐6.1级地震前低频波频谱变化的研究,总结了数字资料在频率域上的短临前兆异常特征,发现0.1~0.14 Hz频幅在震前几天成逐渐增强的趋势。并结合震源区构造特征对前兆机理进行了探讨。认为低频波的产生与静地震和慢地震有关。     

强地震前后重力观测中异常变化现象的研究

分析了2001年昆仑山口西M_S8.1地震和2004年印尼M_S8.9地震前后部分重力观测的变化, 对这些采样间隔在1分钟以下的重力数据进行了高通滤波和频谱分析。 结果表明, 在昆仑山口西M_S8.1地震前, 乌鲁木齐和库尔勒观测台在二个时段分别同步出现了异常变化。 一次是在2001年11月3~5日, 另一次在2001年11月11~13日; 这二次异常都表现为颤动信号的出现, 而且后一次的强度要大于前一次; 颤动信号的周期主要集中在几十分钟。 印尼M_S8.9地震前, 这二个台也记录到类似的异常信息, 但颤动的幅度很小; 同时武汉观测台的超导重力仪也记录到了颤动信号, 该信号一直持续到地震的发生。 这些信息对于识别、 认识慢地震, 进而探索与强地震发生之间的关系具有重要意义。     

Wave separation for the great Sumatra-Andaman earthquake with regional seismic array

We analyzed the seismic waveforms from the December 26,2004 Sumatra-Andaman earthquake recorded at broadband seismic stations in western Europe.Previous studies involving of the beam-forming technique and high frequency analysis suggest that the earthquake ruptured with a duration of around 500 s.This very long duration makes P wave overlap with later arrivals such as PP wave,which follows P in about 200 s.Since P waves are crucial for modeling earthquake processes,we propose an iterative method to separate...     

Horizontal crustal movement before the great Wenchuan earthquake obtained from GPS observations in the regional network

The great Wenchuan earthquake of M8.0 on May 12, 2008, occurred in an area with dense GPS observation stations in the regional network of the Crustal Movement Observation Network of China (CMONOC). Non-continuous observations were carried out at the 1 000 GPS stations of the regional network in 1999, 2001, 2004 and 2007. The horizontal displacements at GPS stations in the regional network before the Wenchuan earthquake show that the main driving tectonic force of the earthquake was the northward pushing of the Indian plate, added at the same time by the pushing of plates on the east and south. In comparison to the displacements in other regions, the horizontal displacements near and around the seismic area is characterized by diverging eastward displacements, that is, the stations to the north of the epicenter moved in the ENE direction while those to the south of epicenter moved in ESE direction with smaller displacements at stations near the epicenter. The accuracy of the estimated strain results is briefly discussed. In order to obtain the anomalous information before the earthquake, the methods of both best fits by trend surface and statistics have been used in the study for finding the future epicentral area from the strain accumulations in the regional network observed from 1999 to 2007 before the Wenchuan earthquake. Besides the epicentral area of the western Kunlun mountain pass earthquake of M8.1 in 2001, the results of best fits by trend surfaces of the strain accumulations from 1999 to 2007 in the regional network show that the Wenchuan earthquake occurred at the eastern fringe of a large area with relatively large accumulations of the first shear strains and also at the northeastern fringe of a smaller area with significant accumulated areal compressions. The statistics of the accumulations of the strain components demonstrates that they also showed anomalous distribution patterns in this area and its neighborhood with increasing accumulations of both shear strains and areal compressions.     

Horizontal crustal movement in Chinese mainland before and after the great Kunlun Mountain M =8.1 earthquake in 2001

The continuous GPS observation at the fiducial stations in the Crustal Movement Observation Network of China (CMONOC) recorded the crustal movement of Chinese mainland before and after the great Kunlun Mountain earthquake of M=8.1 on November 14, 2001, especially the horizontal crustal movement in the western part of China. Based on the datum defined by a group of stable stations with small mutual horizontal displacements for a few years, the time series of horizontal displacements at fiducial stations were obtained. Significant anomalous horizontal displacements had appeared at the fiducial stations in the western part of China since early November 2000 and several earthquakes with the magnitudes about 6.0 had occurred in Yunnan and Sichuan Provinces. The northward components of the horizontal displacement at the fiducial stations in west China had decreased significantly and even changed in the opposite sense since mid April 2001. After the earthquake, the northward displacements still decreased and there were significant westward displacements. The process of the crustal movement in the western part of Chinese mainland (in reference to east China) suggests that the main force source for this earthquake came from the northward pushing of the Indian plate. The great earthquake released a large amount of energy, as a result, the action applied by the Indian plate to Chinese mainland diminished significantly and after the great earthquake, the seismic activity in Chinese mainland decreased considerably until the end of 2002. Foundation item: The National Development and Programming Project for Key Basic Research (95-13-03-07).