gPhone重力仪记录的汶川8.0地震高频信号研究

分析了汶川Ms8.0地震时我国6台gPhone重力仪记录的高频同震数字信号,结果表明:1)gPhone重力仪记录的同震信号包括地震波初动和衰减过程,通过与宽频带地震计记录数据比较,可知其为地震破裂过程的真实记录;2)利用重力仪记录信号提取震源时间函数,再采用经验格林函数法对其进行理论地震波图合成,并与他人利用地震计记录的地震破裂过程的反演结果进行比较,证明gPhone重力仪记录的高频信号可用于震源破裂过程研究。     

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。     

库尔勒台JCZ-1T型地震计近震震相特征分析

分析库尔勒台超宽频带JCZ-1T型地震计记录的不同震中距的近震波形特征,发现新疆部分区域记录的地震波形有其特殊的特征：1）震中距小于230 km时,记录到Pg、Sg波;震中距大于230 km时,可以记录到首波Pn;2）除昆仑山特殊区域外,震中距大约为500 km时,面波发育不完全;3）震中距约大于700 km的喀什-乌恰交汇区范围,Pg、Sn波发育不清晰。     

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。     

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。     

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。     

日本Ms9.0地震前的重力高频扰动

选取中国重力台网14台gPhone弹簧重力仪组成2个观测剖面,对日本本州东海岸附近海域Ms9.0特大地震前（3月1日至10日）的观测数据进行了分析。结果表明：沿海各台站统一出现了喇叭口状的“重力异常扰动”现象,且扰动异常随震中距的增加呈衰减趋势。     

汶川地震前地震连续波形资料中的异常信号

以汶川地震震中距800 km范围内169个地震台站在震前40 d的连续波形资料为研究对象，分析其记录的可能异常信号，得到了两类比较明显、影响范围较大的震前异常信号，按照信号波形形态称之为：1）纺锤状异常。在约63%的台站中出现，持续时间1.5~2 d，振幅绝对值大多为1 700 count，优势频率约为0.2 ~0.3 Hz。 2）突跳异常。在约15%的台站出现，在南北分量出现较多，持续时间大多在2 000 s左右，振幅大多±2 000 count，优势频率约为0.1 ~0.2 Hz。分析异常机制认为，纺锤状异常可能与台风影响有关，突跳异常可能符合较新的孤立波前兆解释。该研究结果有助于深入了解地震孕震过程和地震前兆异常信号的捕捉。     

十三陵地震台gPhone重力仪的仪器性能与水文响应分析

对安置于十三陵地震台的两台gPhone重力仪(109、118号)在2013-04~08的连续观测数据进行潮汐分析和提取重力残差处理。结果表明,gPhone重力仪监测到降水导致μGal量级的重力变化;gPhone重力仪获取的二阶重力残差变化与距离十三陵地震台15km的沙河地震台静水位变化之间存在4d左右延迟的正相关对应关系,显示了地下水位观测对重力观测解释的必要性。因此,有必要对我国的连续重力观测网补充地下水位观测,提高连续重力观测的数据处理精度。     

利用近震源区强震记录识别鲁甸6.5级地震后叠加的余震事件

由于地震波的持续时间随震中距的增大而变长,所以主震后发生的余震事件有时因地震叠加而难以识别甚至被完全淹没,造成地震编目中的地震事件遗漏。以2014年鲁甸6.5级地震为例,通过对比不同震中距上不同仪器记录到的地震波,认为近震源区的强震记录对于识别叠加的强余震具有特别的优势。在此基础上,从震源区强震记录数据中识别并检测出主震后被淹没的两次强余震事件,震级分别为M4.6、M3.6。     

同址观测重力仪与地震仪地震频段噪声水平比较

选用拉萨台超导重力仪、昆明和恩施台gPhone重力仪以及各台站同址观测的STS-1和STS-2.5地震仪观测数据,计算所有仪器在地震频段（0.1～100 mHz）的噪声水平,并分别进行比较。结果表明,1 mHz以上时,拉萨台超导重力仪噪声水平略高于同址观测的地震仪结果,而1 mHz以下则相反;0.5 mHz以上时,恩施和昆明台gPhone重力仪的噪声水平高于地震仪结果,0.1～0.5 mHz时则与地震仪结果接近。用带通滤波处理和未滤波处理2种方法计算地震噪声等级（seismic noise magnitude, SNM）,结果表明,采用带通滤波方法计算得到的SNM值更小,且随月份的变化更加平缓。     

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。     

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。     

利用M2潮波振幅因子精密测定gPhone弹簧重力仪的标定因子

用SG-C053超导重力仪长时间观测数据潮汐分析结果中的M2潮波振幅因子,对同址观测的28台gPhone重力仪标定因子进行了精密测定,结果表明,28台仪器标定因子的变化范围为0.999 9~1.019 6,反应出仪器的标定因子在出厂前已经过测定,但在新的观测位置产生了微小的变化。对经过改正后的观测数据重新进行分析,得到的M2潮波振幅因子精度均优于0.8‰,去除漂移后的残差时间序列中重力非潮汐变化为(4~10)×10^-8 ms^-2,周日波振幅小于0.1×10^-8 ms^-2,半日波振幅小于0.3×10^-8 ms^-2,较之测定前有明显的改善。因此利用精确的M2潮波振幅因子测定仪器的标定因子,能够保证所有gPhone弹簧重力仪在统一的潮汐基准下观测。     

钻孔体应变高采样率观测实验

分析TJ-2型钻孔应变仪记录与测震仪记录的结果表明:该应变仪对于100 Hz的采样率有良好的频率响应,能够记录完整的地震波;从近震到极远震,其频响范围与测震仪基本一致,且频响的变化一致性很好,在一定的约束条件下,应变地震波与地震波在时域与频率域能够高度吻合;但该应变仪记录的S波较弱。     

加速度记录测定近震震级在江苏地区的计算研究

基于江苏强震台网和江苏测震台网的地震记录,采用时间域内实时仿真WA记录方法,对2007~2018年记录到的M2.3以上地震进行近震震级测定。为了定量分析基于加速度测定近震震级的可靠性,首先采用国标规定的新震级测定方法和量规函数测定了基于加速度记录的震级,并将结果与江苏测震台网基于速度记录测定的结果进行对比分析,得到线性拟合关系式：ML(ACC)=0.987ML＋1.371;另外计算了15 324组基于加速度测定的震级与人工编目震级之间的绝对偏差,结果显示,偏差在±0.5级以内的结果占87%;通过4阶多项式拟合后发现,在小于200 km范围内测定的震级略低于人工编目的结果,震中距超过200 km后无系统偏差。总体而言,两者结果的一致性较好,表明利用加速度记录仿真WA位移记录来计算近震震级是可行的,得到的结果也是可靠的。     

利用gPhone重力仪监测三峡库区蓄水的重力响应

根据三峡秭归gPhone101#重力台站2012-06~2014-08重力观测资料,经处理改正得到的重力残差主要反映了库区蓄水变化的重力响应。不同的蓄水阶段,重力残差与库区水位变化响应特征不同,高差30 m的水位波动能够引起70 μGal的重力响应。利用gPhone重力仪能够有效监测三峡库区蓄水的重力响应,但局部及周边地区降水等水文效应也是连续重力观测结果的主要贡献之一,在监测库区蓄水对重力响应的影响时不可忽视。     

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