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     

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.      

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.     

沈阳台水平摆倾斜仪与超宽频带地震仪 对比观测分析

资料筛选2013年到2017年地震及自然因素案例,对沈阳地震台SSQ-2I石英水平摆倾斜仪及JCZ-1T超宽频数字地震仪的波形数据进行分析。结果表明,沈阳台SSQ-2I型石英水平摆倾斜仪与JCZ-1T型超宽频带地震仪在主要频带内对地面运动的响应程度具有一致性,但并不是所有情况下均存在一致响应,这可能是由于两套仪器的观测物理量不同、灵敏度不同等造成的。超宽频带地震仪和倾斜仪对地震波响应的特性,为倾斜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。     

泰安地震台重力扰动现象研究

利用滤波分析法对山东泰安地震台重力固体潮观测的分析表明,重力观测中存在大量高频扰动信号.通过与气象观测实况资料的对比发现,这些异常扰动信号除了受台风等热带气旋影响外,还明显与“冷空气”过境等区域强对流天气有关. 对泰安台JCZ-1甚宽频带地震仪观测资料的频谱分析和滤波处理进一步表明,区域强对流天气及台风对重力仪的影响频段均在1—8 s范围内,其中2—6 s区间影响最为显著; 强对流天气过程触发的扰动信号范围可以在1—16 s,但8 s后扰动信号对重力仪观测基本不造成影响,即重力仪对高频扰动信号的响应存在8 s的截止周期.JCZ-1甚宽频带地震仪的波谱分析还反映出扰动信号的动态特征,即强对流天气产生的扰动信号在发展、传播过程中,首先出现的信号频率较高,随着时间推移信号逐渐向低频演化,揭示了干扰信号传播的多普勒效应以及扰动信号激发源的移动特性.      

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.     

基于STFT方法对沿海宽频带倾斜仪的噪声分析

应用沿海台站莆田地震台、厦门地震台的宽频带倾斜仪观测数据,采用短时傅里叶变换(STFT)分析方法对宽频带倾斜仪的噪声进行分析~([1-5]),总结噪声的几种表现形态,分析对应的物理意义。宽频带倾斜仪噪声主要有台风干扰,线路接触不良,主板干扰信号等。研究结果可应用于宽频带倾斜仪观测数据的跟踪分析,同时也可以用来判断宽频带倾斜仪的故障类型。     

gPhone重力仪的面波频段响应实测研究

以中国大陆构造环境监测网络昆明台和恩施台gPhone相对重力仪连续重力潮汐观测数据为基础,研究了gPhone重力仪在1 mHz以上频段的高频响应。从瑞利面波角度获得gPhone重力仪的高频响应,并且通过与同址观测的STS-1地震仪LHZ分量数据进行对比,验证了gPhone重力仪高频观测结果的可靠性。对比从gPhone重力仪和STS-1地震仪观测数据中提取到的面波波形和群速度频散曲线,发现昆明台两类仪器观测到面波信号的振幅和相位都较为一致,而恩施台仅振幅较为一致,相位上存在较明显差异,gPhone重力仪记录的面波信号在各频段存在不同的时间延迟。用两类仪器观测数据获得了大地震激发的自由振荡,结果表明两类仪器观测到的基频球型模态自由振荡的频率和振幅都吻合较好,进一步验证了gPhone重力仪对高频频段信号振幅响应的可靠性。以上研究结果表明:利用gPhone重力仪能够准确地观测到大地震激发的面波和自由振荡等高频信号的振幅,但在记录信号的相位信息时,有些仪器会有相位偏移产生,如果研究中需要考虑信号的相位,则必须获得仪器相位偏移量,再进行仪器相位校正。     

宽频带地震仪性能现场检测方法进展研究

宽频带地震仪具有采样信号频带宽、动态范围广及采样精度高的特点,常布设于野外流动地震台站中进行长时间的地震观测,利用宽频带地震仪及由其组成的观测系统进行科学研究已成为近年来的发展趋势．由于野外环境存在大量不确定因素,这些变化可能会导致宽频带地震仪性能改变,从而影响数据质量．现场检测作为地震仪器性能检测的一种方法,无需改变仪器的布设位置能够保证仪器采集的连续性,同时考虑野外现场因素的影响．因此,宽频带地震仪性能的现场检测也越来越受到国内外学者的重视．本文以野外宽频地震仪性能检测为研究方向,从仪器性能的影响因素、原位校准方法以及利用观测数据评估仪器性能这三个角度出发：（1）论述了布设位置及方式、温湿度及大气压力变化对仪器性能的影响;（2）介绍了仪器原位校准中的电测法和对比测量法;（3）总结了利用地震信号、地震背景噪声以及潮汐信号对宽频地震仪性能进行现场检测的方法．最后,本文对目前宽频地震仪性能检测方法存在的问题进行分析总结,并对其发展前景提出展望．     

台风引起的重力扰动现象

山东省泰安台LaCoste-PET型重力仪安装以来,出现了几次固体潮“脉动加粗”的情况．用高通滤波进行信息分离后发现,“脉动加粗”与2008年登陆我国最强的３次台风发生时间有很好的对应．烟台SSQ-2型倾斜仪表现出与重力仪同步“脉动加粗”的特征,泰安台JCZ-1型地震仪在台风发生期间也观测到了“纺锤形”振幅加大的情况,台风信号卓越周期为3—7s．分析结果表明,重力仪及倾斜仪的这些异常变化均是台风引起的扰动,“扰动”信号的频率、幅度在重力仪的监测能力内．“扰动”的出现与台风发展强度、移动速度及地理位置有关．      

临汾站宽频带倾斜仪故障处理与维护

文章以宽频带倾斜仪工作原理为基础,将典型故障分为控制功能性故障、信号调理故障和网络故障。并对临汾站宽频带倾斜仪2022年6月3日至12月4日期间出现的故障及维修情况进行分析和总结,得到一套实用性较强的故障维修经验,在保障仪器运行稳定性、提高数据观测质量方面具有一定的作用。     

利用奇异谱分析方法研究乌什gPhone重力仪高频特性

<正>国内外科学家已经在利用重力仪高采样率资料发现了地震前的不明原因、台风引起的地脉动信号以及地球自身的地脉动(hum)等信号。其中利用重力仪观测到的地震前的不明原因的高频信号的研究尤其得到关注。由于地震前的高频信号可能受到其他能够引起正常地脉动信号异常。因此,本研究对地处内陆的乌什地震台山洞中进行连续重力观测的gPhone重力仪产出的秒采样数据,采用奇异谱(SSAM方法)分析     

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.     

海岛地震台网自然因素对地脉动干扰分析

利用海南地震台网宽频带地震仪连续观测资料,分析不同自然环境下地脉动扰动信号,结果显示:在不同自然环境下,地震仪记录的地脉动扰动信号的形态、振幅、频率、扰动强度不同,其中登陆海岛的热带气旋引起的震颤信号频带窄、能量大、扰动强度较大,对地脉动干扰影响大,其次是天文潮期,远离海岛的热带气旋对地脉动干扰影响较小;不同路径、距离的热带气旋引起的震颤信号频率带一致,但扰动强度区别明显;不同自然环境对不同观测台站记录的地脉动信号均存在影响,只是程度稍有不同。     

数字地震观测中由台风产生的震颤信号分析

本文的工作源于我们在以宽频数字地震计和倾斜、重力仪开展对"慢地震"、"前驱波"等信号连续观测和分析的过程中,观测到不少异常的波动信号.在探讨这些异常信号的产生原因的研究中,发现其中一部分由热带气旋(台风)产生.     

JCZ—1甚宽频带数字地震仪地震记录特征

分析讨论了ＪＣＺ－１甚宽频带数字地震仪在武汉地震台观测记录的典型特性,并与该台短,中、长周期模拟地震仪的同步观测资料作了比较分析。结果表明,其地震震相记录清晰,丰富。应用ＪＣＺ－１甚宽频带数字地震仪能有效地提高地震台的地震监测能力和全球大震速报质量。     

宽带地震仪资料证实汶川大地震“震前重力扰动”

在武汉大地测量国家野外科学观测站LacosteET重力仪资料中发现汶川大地震"震前扰动"现象之后,又在全国数十个台站宽带地震仪资料中发现了汶川大地震的"震前扰动".和LacosteET重力仪观测到的"震前扰动"一样,宽带地震仪资料的"震前扰动"也是在震前两天开始并逐渐增大,一直持续到汶川大地震发生,信号周期也是4～8 s.     

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。      

由富尔奈斯火山上的GEOSCOPE VBB台站得到的地倾斜信号

报道了距富尔奈斯火山顶8 km处的GEOSCOPE台网甚宽频带地震台观测到的甚长周期的瞬变过程。我们将地震台观测到的地面速度转换成地倾斜并通过与同一拱顶观测室内Blum型传统摆式倾斜仪记录的数据相比较检验了结果。通过比较表明,用水平地震仪测量周期小于25h的地倾斜是有效的。把这种方法用于1991年以来的几次火山喷发和岩浆侵入之前观测到的瞬变过程。由于GEOSCOPE台站到火山顶的距离适中,因而所得到的地傾斜观测值提供了有关火山喷发和岩浆侵入的信息,补充了火山顶部地倾斜观测网提供的有关岩浆源的形态和位置信息。     

由尔奈斯火山上的GEOSCOPE VBB台站得到的地倾斜信号

报道了距富尔奈斯火山顶8km处的GEOSCOPE台网甚宽频带地震台观测的甚长周期的瞬变过程。我们将地震台观测到的地面速度转换成地倾斜并通过与同一拱顶观测室内Blum型传统摆式倾斜仪记录的数据相比较检验了结果。通过比较表明，用水平地震仪测量周期小于25h的地倾斜是有效的。把这种方法用于1991年以来的几次火山喷发和岩浆侵入之前观测到的瞬变过程。由于GEOSCOPE台站到火山顶的距离适中，因而所得到的地倾斜观测值提供了有关火山喷发和岩浆侵入的信息，补充了火山顶部地倾斜观测网提供的有关岩浆源的形态和位置信息。