重力仪与地震计记录的地震波信号频谱特征比较——以芦山7.0地震为例

以芦山MS7.0地震的地震波记录为例,比较分析我国12个地震台的同址gPhone重力仪与CTS-1地震计记录的地震波信号的频谱特征。观测结果表明,震中距大于2 000 km时,两种仪器记录的P波波形基本一致,只在幅度上稍有区别。P波的频谱分析结果表明,震中距较小时gPhone重力仪会遗失一些高频信号,震中距大于2 000 km时,两种仪器记录的P波优势频带均为0~0.3 Hz。     

陆态网络太原台gPhone重力仪背景噪声水平研究

基于陆态网络太原台gPhone重力仪1a的观测记录,在地震频段(200~600s)、亚地震频段(1~6h)和潮汐频段(周期大于6h)研究其背景噪声水平,并与全球超导重力仪SG的背景噪声进行比较。结果发现,潮汐和大气改正可以一定程度上改进重力数据的功率谱密度PSD,尤其是在亚地震频段和潮汐频段。经计算,太原gPhone重力仪在地震频段、亚地震频段和潮汐频段的背景噪声水平分别为3.641、4.659和5.359。gPhone重力仪的噪声水平在地震频段和亚地震频段均高于SG的噪声水平,但是在频率低于0.8×10-4 Hz时,gPhone重力仪的噪声水平低于新低噪声模型NLNM。此外,分析gPhone重力仪记录的2014年智利Mw8.1地震激发的自由振荡信号表明,虽然gPhone重力仪的噪声水平高于超导重力仪,但其依然能够清晰检测到地球自由振荡信号,验证了gPhone重力仪不仅适合研究长周期潮汐和亚地震模,也可以清晰获取地震频段的地球自由振荡信号。     

日本Ms9.0地震前的连续重力观测异常

日本Ms9.0地震后,检测了17台(套)gPhone重力仪和成都GS15连续重力观测仪震前3天的观测数据.发现:乌什、郑州台的gPhone重力仪和成都台的GS15重力仪分钟采样在震前3天出现了不明原因的高频异常现象.初步分析表明,成都、乌什在3月9日的日本Ms7.3地震前的16小时产生了纺锤状的隆起现象;郑州台在日本M...     

福建重力台网映震效能分析

利用福建重力台网7套gPhone重力仪的连续观测资料,对不同震中距和震级地震的同震响应特征及重力仪映震的最大震中距进行分析。结果表明：1）福建重力台网的映震效能受震级和震中距影响,从映震能力来看,泉州台优于莆田台,厦门台优于福州台,漳州台和龙岩台优于南平台;2）福建重力台网的仪器稳定性好和灵敏度高,与CMG-3ESP 120S地震计相比,重力仪具有较宽的地震频带,其同震响应持续时间与波幅呈高度正相关性;3）福建重力台网仪器映震的最大震中距(Δ)与震级（M_S）存在对应关系,具体公式为M_S=-0.218(logΔ)3+2.056(logΔ)2-4.594logΔ+6.459。     

地震计与垂直摆倾斜仪同点观测数据对比

利用垂直摆倾斜仪与地震计进行同点观测对比实验。将传感器输出信号统一采样后,以时域背景噪声包络为标准对数据进行统一量化,计算振幅谱,根据振幅随频率的变化判断2种仪器对不同信号的检测能力。在此基础上,以背景噪声、地震波、固体潮汐为天然测试信号测试2种仪器的检测能力。结果表明,对于固体潮汐所在的长周期频段的信号,垂直摆倾斜仪记录的振幅大于地震计,地震计在该频段的记录数据主要来源于仪器噪声;对于远震面波,2种仪器皆有较好的记录效果,其中垂直摆倾斜仪记录的振幅大于地震计;近震及地方震引起的高频地震动处于垂直摆倾斜仪设计的响应通带之外,数据可比性不大。     

福建区域重力台网同震响应特征分析

本文收集整理了福建区域重力台网2015年以来的观测资料,分析各台gPhone型重力仪的同震响应特征,对比并分析震级、震中距、震源深度对同震响应的影响。结果表明,同震响应的最大变形幅度与震级及震中距有较强的相关性,但没有严格的比例关系;面波延迟时间与震中距成正比;浅源地震在福建地区的危害性要大于深源地震;同震持续时间与仪器分辨率有关。     

丽江台超导重力仪检测的漾濞M_(S)6.4与玛多M_(S)7.4地震同震重力变化北大核心CSCD

基于丽江台OSG超导重力仪在2021年漾濞M_(S)6.4和玛多M_(S)7.4地震前后的连续观测数据,使用调和分析提取重力残差时间序列与同震重力变化信号,利用球形地球地震位错理论计算2次地震在丽江台引起的同震重力变化。结果表明,漾濞和玛多地震同震重力变化观测值与理论值存在差异,观测值分别约为-4.37 nm/s^(2)和28.57 nm/s^(2),对应的理论值分别为-0.19 nm/s^(2)和0.24 nm/s^(2)。探讨地下水对重力变化的影响,发现其重力效应与地震的理论同震重力变化处于同一量级。对比丽江地区同时段GPS观测的30 s采样数据与超导重力观测数据,发现2次地震前后的同震位移突变幅度远小于重力变化幅度,表明超导重力仪受到地震脉冲信号的影响,导致其重力变化观测值在2个地震发生期间显著增强。     

利用日本9.0级强震检定gPhone重力仪探测地球自由振荡的有效性

利用北京、沈阳、格尔木、乌什等4个台站型gPhone重力仪的观测资料,检测日本9.0级大地震的地球自由振荡,将检测结果与SG以及HB1模型进行对比,结果表明0S0-0S48基频自由振荡的实测周期值与SG以及HBl模型的理论值基本一致,从而证实gPhone重力仪能有效地检测出地球自由振荡信号,同时也从相应高频范围内表明了...     

2004年阳江4.9级地震破裂方位角研究

在一维有限移动震源模式下,根据地震波传播过程中的多普勒效应利用S波或P波拐角频率的方向性来确定地震破裂面的方法,计算了2003年11月~2005年10月阳江地区13次ML≥2.5地震的发震断层走向,结果显示:利用S波、P波拐角频率得到的2004年9月阳江4.9级地震破裂方位角分别为167°和166°,地震序列以NNW为主要破裂方向。     

闽粤地区同震形变波记录序列分析及小波能谱特征

基于闽粤地区10个地形变观测点40个测项的同震形变波记录,利用幅度比值和小波多尺度分析方法探讨其记录特点和传导机制,结果显示：1)同震形变波到时与震中距有关,波形记录含有d-P和d-S波,不同测项记录到的波形不一致,同测项的记录波形相似;2)幅度比值在一定程度上与震源方位有关,进一步反映其各向异性;3)通过互（自）相关计算和滤波处理,能识别出同震形变波的频带为002~0.04 Hz,峰值在0025 Hz附近;4)智利地震形变波序列小波能谱为64~254 s,能量集中在128~254 s;而尼泊尔地震形变波在不同测点区别较大,潮州台为16~32 s,厦门台为16~64 s。研究结果表明,形变记录中除面波外还包含体波成分,不同震源机制引起的同震形变波传导机制可能存在各向异性,这对于开展地震引发应变等研究有借鉴意义。     

济南地震台连续重力仪资料质量跟踪与映震能力研究

通过对济南地震台连续重力仪2016~2019年资料质量进行跟踪分析发现,连续重力仪观测精度较高,资料稳定性好,固体潮波形光滑、周期明显,记录到的地震波形态以阶跃和震荡型为主。分析研究其映震能力后得出,济南台连续重力仪对全球7级以上地震均有记录,记录到的最小地震为2.9级,最远震中距为19 114 km,有较强的映震能力。同时,推导出济南台连续重力仪映震能力公式为M=1.875lgD-1.543。     

北京地震台gPhone重力仪对尼泊尔M8.1强震所激发地球自由振荡的探测

利用北京地震台gPhone重力仪观测资料,采用功率谱密度估计方法,检测2015-04-25尼泊尔M8.1地震激发的0S0～0S60之间的地球球型自由振荡,并与地球初步参考模型(PREM)的理论自由振荡周期进行对比。结果表明,0S2～0S56基频自由振荡的实测周期值与PREM 模型的理论值基本一致,证实了gPhone重力仪能有效检测出地球自由振荡信号。     

蓟县地震台gPhone、DZW和GS-15重力仪重力噪声水平对比

选取蓟县地震台同址观测的3台不同型号重力仪(gPhone、DZW和GS-15)2022年全年的连续观测数据,研究不同类型仪器对环境噪声的响应,计算3种重力仪的重力噪声水平,同时计算地震频段(200～600 s)的地震噪声等级,并与全国gPhone重力仪的地震噪声等级进行对比。结果表明：1)在频率低于10^-3 Hz时,扣除固体潮和气压改正可以明显改进重力噪声水平;2)相同台站不同仪器重力噪声水平不同,gPhone型重力仪的背景噪声水平低于DZW型重力仪和GS-15型重力仪,其SNM值为3.355;3)2022年全国gPhone重力仪的地震频段噪声水平均值为5.418,蓟县台的噪声水平平均值为3.465,低于全国的噪声水平。研究结果可为3类重力仪观测数据的研究应用提供参考。     

sPL震相在海城地区震源深度测定中的应用

利用sPL深度震相对1999～2020年海城老震区M_L≥3.0地震震源深度进行重新测定,共识别出146次地震事件的sPL震相,其中sPL震相与P波到时差在1.2～3.2 s之间,震源深度在5～15 km范围内。研究发现,1999年岫岩M_S5.4主震发生前地震序列的震源深度保持在8 km附近,与主震的震源深度相当;临近主震发生时,在5.5 km深度处出现破裂,随后震源深度从5.5 km开始变深,逐渐逼近主震震源深度,存在震源深度由浅及深的迁移过程;岫岩M_S5.4主震发生后,震源深度破裂范围扩展,浅部依然有地震发生,更深的位置也发生地震。     

PBO钻孔应变同震响应分析

以2017-09-08墨西哥8.1 级地震为例，分析14个PBO综合钻孔应变仪和地震仪同址记录的地震波信号，结果表明，应变仪记录的地震波符合射线传播规律。对不同震中距的站点进行基于S变换的应变仪与地震仪的同震响应特征分析，二者同震响应一致性较好，应变仪频段主要在0.25 Hz以下。取震后1 h应变数据进行分析发现，同震阶段应变主方向指向震中。     

河北VP型宽频带垂直摆倾斜仪映震效能及时频特征分析

利用河北地区8套VP型宽频带垂直摆倾斜仪的连续观测资料,从映震特征及映震能力等方面讨论其映震效能,并对其时频响应特征进行分析。结果显示：1）河北地区宽频带垂直摆倾斜仪的映震能力与震级和震中距正相关,与震源深度负相关（崇礼台除外）;对于同一地震而言,各台站震中距的远近与仪器映震能力相关性不大。2）8套仪器均能记录到较为完整的远震地震波信息,从波形上能够清晰看到P波与S波的起始时刻。3）时频分析结果显示,仪器能够记录到较为完整的面波信号,但受采样率的限制,体波（P波和S波）信号记录不全,无法记录到0.5 Hz以上的信号。4）由于厂家修改了崇礼台仪器的高端截止频率参数,调整后仪器记录的高频成分增多,信噪比降低,对浅源地震的映震效能产生了与其他仪器相反的结论,对该仪器参数的修改结果需作进一步验证。     

1923年仁达地震与1973年炉霍地震的破裂模型及触发关系研究

采用1923年仁达MS7.3地震和1973年炉霍MS7.4地震地质考察的同震破裂数据,基于弹性半空间位错模型和最小二乘方法反演历史地震破裂模型。以仁达地震的同震滑动分布为扰动源,采用PSGRN/PSCMP程序计算其在断层面上产生的同震和震后库仑应力变化。结果表明,仁达地震最大滑动量约为3.3 m,矩震级为MW7.0;炉霍地震最大滑动量约为3.7 m,矩震级为MW7.3。2次地震的最大滑动量均位于浅部0~5 km,且震源机制相似,以左旋走滑为主。仁达地震同震及震后效应引起炉霍地震震中区域的库仑应力增强约29.79 kPa,达到地震触发阈值10 kPa。     

基于PLD方法估算夏河MS5.7地震的视震源时间函数

本文以2019-10-28甘肃夏河MS5.7地震为研究对象,选用6个甘肃省地震台记录到的垂直向地震波数据,以ML2.0余震为经验格林函数,采用PLD方法处理得到地震的视震源时间函数,结果发现,各台的上升时间在5~8 s之间,平均上升时间为6 s,破裂持续时间约为18 s。基于视震源时间函数初步探讨了夏河地震地面运动幅度的时空特征,结果显示,地面运动幅度较大的区域在震中两侧大体呈南北向条带状展布,与各机构给出的断层走向大体一致。     

陶乐地震台地表与井下地震计记录波形对比研究

为定量研究地表与井下背景噪声的异同,在同一台站地表架设地震计,与井下地震计进行同步观测。首先选取样本数据计算背景噪声功率谱密度,分析不同类型地震计安装在不同深度时功率谱密度及平均噪声RMS值的变化特征。通过对比分析3种地震计记录的近震和远震波形发现,地表宽频带、短周期和井下短周期地震计记录的近震波形都比较清晰,震相易于识别,且地表宽频带与井下短周期地震计记录的远震波形更清晰;而地表短周期地震记录的远震波形较差,失真严重,震相不易识别。在进行震源频谱对比分析中发现,相对于地表地震计,井下地震计记录的近震波形在7~12 Hz频段受干扰较为严重,远震波形则在4~7 Hz频段受干扰严重,震相分析时需慎重处理。     

InSAR约束下的2021年西藏比如M_(W)5.7地震断层几何参数及滑动分布北大核心CSCD

利用Sentinal-1A卫星SAR数据获取覆盖2021-03-19西藏比如M_(W)5.7地震的降轨同震视线向形变场,反演此次地震的发震断层几何参数及同震滑动分布。结果表明,此次地震破裂在一个之前未被探测到的隐伏断层上;破裂以正断为主,伴有少量左旋走滑分量;滑动主要分布在2.4~11.2 km深度处,且在6.4 km深度处滑动量达到最大,约为0.17 m;获取的地震矩约为3.6×10^(17) Nm,相当于M_(W)5.7。这些精确的断层参数及震源模型可为评估区域地震危险性及构造演化提供重要参考。