中国数字地震台网记录的苏门答腊-安达曼地震激发的地球球型自由振荡的检测

利用中国数字地震台网 （CDSN）改造后的7个台站的VHZ波形资料, 提取了2004年12月26日苏门答腊-安达曼地震激发的0S2~0S54地球球型自由振荡,并与地球初步参考模型(PREM)的理论自由振荡频率进行了对比,发现与PREM模型预测的球型自由振荡周期符合得很好. 观测的该地震激发的0S2,0S3,0S4, 2S1和1S2振型自由振荡有明显的频谱分裂现象. 特别是2S1振型,是继Rosat等之后的第二次报道不叠加的情况下观测到的这种振型. 根据该地震的总体震源机制,试算了不同的地震矩,模拟了该地震0S2振型在CDSN 7个台上的自由振荡振幅, 并与记录资料进行了比较,得到该地震的地震矩可达1023Nmiddot;m;本文发现地球自由振荡记录包含了大量震源机制和地震位置的信息, 可用于地震震源破裂参数的精细研究.       

中国数字地震台网记录的昆仑山口西地震的球型自由振荡

利用中国数字地震台网 (CDSN)改造后的7个台站的VHZ波形资料, 采用功率谱密度估计方法, 利用中国数字地震台网地震仪对低频信号压制的特点, 在没有对资料去除固体潮影响的情况下, 提取了2001年11月14日昆仑山口西地震激发的₀S₄~₀S₇₆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, 结果表明与PREM预测的球型自由振荡周期符合得很好。 该地震的地球自由振荡信息, 可用于地震震源机制研究和地球内部结构研究。     

2016年12月25日智利M7.6地震球型自由振荡检测

智利M7.6的地震激发了地球自由振荡,利用中国数字台网(CDSN)的10个台站记录到7 d的VHZ波形数据,采用功率谱密度估计方法,在没有滤波的情况下,提取了2016年12月25日智利地震激发的地球球型自由振荡基频振型_0S_4～_0S₅₃和一系列的谐频振型,并与PREM模型的理论自由振荡频率峰值进行对比,发现2.5～4.5×10¹³Hz的频率值与PREM模型预测的球型自由振荡周期符合得很好,说明本次地震确实激发了全球范围内的自由振荡,而4.5～6×10¹³ Hz的频率值稍微有偏离,这是由于地壳的横向不均匀所致,可以用来研究地球内部的构造。     

汶川大地震激发的地球球型自由振荡

用垂直摆倾斜仪和水管倾斜仪的数字化观测资料,利用功率谱密度估计方法,在没有对资料进行去固体潮处理的情况下,准确获得了2008年5月12日汶川8.0级大地震激发的0S6～0S32基频球型自由振荡.并与PREM模型的理论自由振荡周期进行了对比,发现实测振荡周期与PREM预测的振荡周期相吻合,除0S7振型的观测周期和PREM模型理论周期的相对误差大于0.3%外,其他振型的观测周期和PREM模型理论周期的相对误差大都集中在0.1%左右.可以从垂直摆倾斜仪和水管倾斜仪的观测资料中提取汶川地震激发的地球球型振荡信息,这为地球自由振荡的研究提供了一种新的仪器观测方法.用数字化地倾斜观测资料研究地球自由振荡问题或许有着较好的前景.     

日本M_w9.0大地震激发全球地震波传播特性的数值模拟研究与对比分析

2011年3月11日日本东北部海域发生Mw9.0级特大地震,并诱发海啸.本文利用Centroid Moment Tensor(CMT)震源机制解作为震源项,以地震波传播理论为基础,基于横向各向同性PREM地球模型,考虑地表地形及海洋等地球特性,利用谱元法结合高性能并行计算,对日本大地震激发的地震波传播特性进行了数值模拟研究.计算结果显示了全球地震波的传播形态.将数值模拟结果与理论模型的走时曲线和实际观测数据进行拟合对比,验证了模拟结果的可靠性和可行性.分别就考虑海洋和不考虑海洋两种数值模型下的地震波传播特性进行了对比分析.结果显示,海洋的存在对地震波强地面运动存在明显的影响.海洋会使P波运动位移峰值和速度峰值相对较小;海洋对S波的影响较复杂,不考虑海洋效应时使得位移和波速随时间推移迅速减小.因此,对沿海地区的地震灾害评估应该考虑海洋效应.此外,考虑地球重力因素情况下,对数值计算得到的2004年印尼苏门答腊地震、2008年汶川地震及2011年日本福岛大地震激发的球型场和环型场特征进行对比研究,通过对功率谱密度结果的观察并与理论值的对比分析,可以清晰的看到三个大地震释放的能量有很明显的不同,同时认识到数值模拟结果可以较准确重现长周期理论频率值,主要表现在0T2～0T13的环型振型及0S7～0S31的球型振型.结果显示数值模拟方法可以成功的用于地球自由振荡研究,未来可以作为一个主要工具深入探讨地球的横向不均匀性等特性对地球自由振荡特性的影响.     

新疆钻孔体应变资料提取地球自由振荡研究

基于功率谱方法，利用新疆铁门关台、温泉台、乌什台3套钻孔体应变资料提取2011年3月11日日本9.0级地震激发的地球自由振荡信息，将观测值频率与PREM模型理论值进行对比分析。结果表明，实测值与理论值基本一致，验证了PREM模型的准确性，显示出利用体应变资料提取地球自由振荡信息的可行性。3个台提取结果显示出一些共性和差异，与震源条件及钻孔所处地质构造有关。     

利用2010年玉树7.1级地震资料估计地球球型振荡Q值

利用中国数字地震台网(CDSN)的7个台站记录的2010年4月14日玉树地震的波形资料,采用功率谱方法测定相继时间间隔内较清楚地球自由振荡频谱峰的能量,并采用最小二乘拟合方法确定了相应振型的Q值。结果表明不同振型的Q值明显不同,同一振型在不同台站计算得到的Q值也有略微差异。分析认为,前者可能源于地球自由振荡振型频率和探测深度不同所致,而后者可能与地壳的横向不均匀特性有关。     

利用超导重力数据检测日本Mw9.0地震的低频自由振荡及谱线分裂

准确估计低频自由振荡及谱线分裂是约束地球内部结构和改进地球模型的重要手段.本文利用四个不同台站的超导重力观测数据系统研究了日本M_w9.0大地震激发的低于1.5 mHz自由振荡及谱线分裂.研究结果表明:(1)选取适当的数据长度,超导重力观测数据可以检测出低于1.5 mHz除₁S₁以外的所有自由振荡;(2)除₀S₂、₀S₃、₀S₀、₂S₁、₃S₁、₁S₂和₀T₂外,重点探测出₃S₂、₀S₄和₁S₄谱线分裂的所有谱峰;(3)与PREM模型理论频率相比,₀S₀观测频率平均向右偏移0.354×10^-3mHz,说明PREM理论模型中地幔底部参数与真实地球可能存在微小偏差;(4)₃S₂的谱线分裂率r为1.485267,比PREM理论谱线分裂宽度约宽50%,表明PREM中地球内核中部介质参数可能存在一定误差,需要进一步改善.另外,quasi-₀T₂的r为1.254206,比PREM理论谱线分裂宽度约宽25%.     

云南宾川大容量气枪震源波形频谱特征分析

2011年云南省地震局、中国地震局地球物理研究所在云南省宾川县大银甸水库开展了大容量气枪激发实验。为了深入研究气枪震源激发波形的特征,本文对不同距离台站记录的波形进行了频谱分析,对气枪激发震源的能量进行了计算,并将彩凤台气枪信号的波形、频谱特征与天然地震进行了对比分析。结果表明,1次激发相当于M_L0.7的天然地震。对相近震级天然地震波形的频谱与气枪激发波形的频谱进行对比后发现,气枪震源激发波形频率小于15Hz,主频多数集中在2~5Hz;气枪震源激发的地震波中低频信号较相当震级的天然地震明显;1次激发释放的能量为8.90×10~6J,相当于2.4kg硝铵炸药的当量。     

宽频带数字地震仪计算面波震级的讨论

引言 地震波是限定在地球内部的弹性波，一般分为两类：一是发自震源的纵波和横波，通称体波；二是发自震源区的勒夫波和瑞雷波，通称面波。地震震源的几何特性使所有的地震波都具有方向性。因震源取向不同，其能量在震源空间的不同方向辐射强度差别也很大，这直接影响不同方位的地震仪测定震级的差异。同一地震，不同台站测定同一标度的震级有可能相差较大，其差甚至在1.0以上。就震源物理和弹性波传播理论而言，这属于正常的范围。通常，我们测定的震级是那些记录较好台站测定的震级的平均值，这往往掩盖了震源辐射强度的方向性。 1 地震…     

以震源机制类型划分汶川、玉树地震构造块体归属

2001年11月14日昆仑山口7.8级地震、2008年3月21日于田7.1级和5月12日的汶川7.9级地震,全部发生在青藏高原中部,构成新的地震活动组.昆仑山口和汶川地震分别位于巴颜喀拉活动地块的北部和东部边界,于田地震发生在该地块的西端.GPS的观测资料分析表明该块体整体向东运动.发生在块体不同部位的昆仑山口、于田和汶川3次大地震震源机制类型体现了巴颜喀拉块体活动力学的一致性.汶川主震和强余震发生之前,出现于田序列余震的强度和频度显著增高,进一步证实同一活动地块地震之间的内在联系.2010年4月14日玉树发生6.9 级地震,连同1996年11月19日的喀喇昆仑山口6.9 级地震和1997年11月18日玛尼7.5级地震,都发生在巴颜喀拉活动地块的南部边界上,震源机制表现为一致的左旋走向滑动,证实它们属于羌塘块体向东运动的结果.事实表明活动块体具有整体运动的性质,而整体运动也是两组各自3次大地震成组活动的原因.     

2015年尼泊尔M_w7.9地震破裂过程:快速反演与初步联合反演

本文介绍了2015年4月25日尼泊尔Mw7.9(MS8.1)地震发生后的破裂过程快速反演工作,以及后续开展的地震波与少量GPS资料的初步联合反演工作.两项工作得到的反演结果尽管在最大滑动量估计方面存在一些差别,但都一致地显示此次地震是发生在低倾角俯冲断裂上的一次单侧破裂事件,破裂主要朝东南方向传播;断层滑动主要发生在震中至加德满都一带.在加德满都附近区域,其下方破裂与朝东南传播的地震波的多普勒聚焦效应可能造成较强的震感和较大的破坏.对比历史大地震发现,2015年尼泊尔Mw7.9地震的浅部破裂紧邻1934年Mw8.2地震的地表破裂,余震分布与1833年M7.6地震的宏观震中基本重合,其破裂填补了前两次地震破裂以西100km左右的空区,表明此次地震是1934年Mw8.2地震与1833年M7.6地震向西继续延伸的结果.     

Spectral element analysis on the characteristics of seismic wave propagation triggered by Wenchuan M_s8.0 earthquake

The 2008 Wenchuan earthquake occurred in an active earthquake zone, i.e., Longmenshan tectonic zone. Seismic waves triggered by this earthquake can be used to explore the characteristics of the fault rupture process and the hierarchical structure of the Earth's interior. We employ spectral element method incorporated with large-scale parallel computing technology, to investigate the characteristics of seismic wave propagation excited by Wenchuan earthquake. We calculate synthetic seismograms with one-point ...     

The seismicity and tectonic stress field characteristics of the Longmenshan fault zone before the Wenchuan MS8.0 earthquake

The seismicity of Longmenshan fault zone and its vicinities before the 12 May 2008 Wenchuan M_S8.0 earthquake is studied. Based on the digital seismic waveform data observed from regional seismic networks and mobile stations, the focal mechanism solutions are determined. Our analysis results show that the seismicities of Longmenshan fault zone before the 12 May 2008 Wenchuan earthquake were in stable state. No obvious phenomena of seismic activity intensifying appeared. According to focal mechanism solutions of some small earthquakes before the 12 May 2008 Wenchuan earthquake, the direction of principal compressive stress P-axis is WNW-ESE. The two hypocenter fault planes are NE-striking and NW-striking. The plane of NE direction is among N50°?70°E, the dip angles of fault planes are 60°?70° and it is very steep. The faultings of most earthquakes are dominantly characterized by dip-slip reverse and small part of faultings present strike-slip. The azimuths of principal compressive stress, the strikes of source fault planes and the dislocation types calculated from some small earthquakes before the 12 May 2008 Wenchuan earthquake are in accordance with that of the main shock. The average stress field of micro-rupture along the Longmenshan fault zone before the great earthquake is also consistent with that calculated from main shock. Zipingpu dam is located in the east side 20 km from the initial rupture area of the 12 May 2008 Wenchuan earthquake. The activity increment of small earthquakes in the Zipingpu dam is in the period of water discharging. The source parameter results of the small earthquakes which occurred near the initial rupture area of the 12 May 2008 Wenchuan earthquake indicate that the focal depths are 5 to 14 km and the source parameters are identical with that of earthquake.     

2001年8.1级昆仑山大震破裂过程及对2008年汶川8.0级大震孕育发生影响的研究

本文用三维流变非连续变形(块体边界)与有限元(块体内)相结合(DDA+FEM)的方法,在青藏高原及其东侧四川盆地,鄂尔多斯块体地区三维构造块体相互制约的大环境中,考虑了龙门山断裂带东西两侧地势、地壳厚度和分层的明显变化,及断裂带东侧四川盆地及鄂尔多斯块体坚硬地壳阻挡的影响,通过用GPS资料做位移速率边界约束和震源机制约...     

昆仑山口西地震和汶川地震前中源地震活动特征研究

研究2001年昆仑山口西地震和2008年汶川地震前的中源地震活动特征,与唐山地震前的特征进行比较,发现:3次大地震前曾发生6或7次h≥60 km的中源地震,且"大震前中源地震活跃的时间跨度T"约5年或5年多。这是大震前中源地震活动最主要的两个特征,包含了孕育大地震的一些重要信息。其他特征还有:中源地震的活动—平静交替、临近大地震前的地震平静、呈条带分布和(或)地震空区等特征,这与大震前壳内地震活动性的一些特征类似。     

新疆及周缘构造破裂特征及地震序列类型

横亘新疆境内的天山及其周边的西昆仑、阿尔金和阿尔泰是中国大陆著名的强构造运动区和地震活动带。在对新疆构造区应力环境、动力过程、断层运动变形特征和地震序列分析讨论的基础上,对新疆及其周缘主要构造区地震破裂方式和序列类型进行研究,得出如下结论:(1)西昆仑构造区受来自青藏块体和塔里木块体NS和NW向水平压应力和垂向力的作用,构造运动呈现出走滑与逆冲特征,震源破裂以走滑型为主,数量较少的逆断型地震主要分布在西昆仑帕米尔一侧的深震挤压区,正断型地震主要出现在西昆仑与阿尔金交汇的拉张盆地及附近。该区主余型地震占63%,6级以上地震序列也存在多震类型。(2)阿尔金断裂带位于西昆仑北缘断裂和北祁连断裂过渡带,受青藏块体向北和向西的推挤,断裂本身的左旋位移量通过两端逆冲挤压而转化,使得青藏高原北边界不断向外扩展。在此力源下,阿尔金断裂带震源破裂以走滑为主,也有少量的逆冲型地震。地震序列中主余型和孤立型地震占比相同(占44%)。(3)在印度板块和亚欧大陆碰撞效应影响下,天山地区产生近NNE向水平压应力,构造运动显现出带旋性特征的逆冲和走滑,震源破裂方式与之相吻合。而天山构造大跨度的空间展布、扩展形式的多样性和地震破裂的两重性,又影响到地震序列类型的多样性,使得主余型、孤立型和多震型地震在不同构造部位呈现优势分布。(4)阿尔泰的构造运动可能受到了来自印度板块与亚欧板块碰撞的远程效应和西伯利亚块体南向运动的双向影响,形成NNE和SW向水平挤压力,主要大型发震断裂做右旋剪扭错动,而一些深断裂则以逆冲运动为主。震源破裂呈现出走滑(占64%)和部分的逆冲(占27%),6级以上地震序列主要为主余型,5级左右地震则多为孤立型。     

Comparative analysis of the characteristics of global seismic wave propagation excited by the Mw9.0 Tohoku earthquake using numerical simulation

Giant earthquakes generate rich signals that can be used to explore the characteristics of the hierarchical structure of the Earth’s interior associated with the eigenfrequencies of the Earth.We employ the spectral element method,incorporated with large-scale parallel computing technology,to investigate the characteristics of global seismic wave propagation excited by the2011 Mw9.0 Tohoku earthquake.The transversely isotropic PREM model is employed as a prototype of our numerical global Earth model.Topographic data and the effect of the oceans are taken into consideration.Wave propagation processes are simulated by solving three-dimensional elastic wave governing equations with the seismic moment tensor obtained from the Global Centroid Moment Tensor Catalog.Three-dimensional visualization of our computing results displays the nature of the global seismic wave propagation.Comparative analysis of our calculations with observations obtained from the Incorporated Research Institutions for Seismology demonstrates the reliability and feasibility of our numerical results.We compare synthetic seismograms with incorporated and unincorporated ocean models.First results show that the oceans have obvious effects on the characteristics of seismic wave propagation.The peak displacement and peak velocity of P waves become relatively small under the effect of the ocean.However,the effect of the ocean on S-waves is complex.The displacement and velocity of S waves decrease rapidly over time using an unincorporated ocean model.Therefore,the effects of the ocean should be incorporated when undertaking quantitative earthquake hazard assessments on coastal areas.In addition,we undertake comparative analysis on the characteristics of the Earth’s oscillation excited by the 2004 Sumatra-Andaman,2008 Wenchuan,and 2011Tohoku earthquakes that incorporate the effect of the Earth’s gravitational potential.A comparison of the amplitude spectra of the numerical records indicates that energy released by the three big earthquakes is different.Our comparative analysis realizes that the computing results can accurately reproduce some eigenfrequencies of the Earth,such as toroidal modes 0T2 to 0T13and spheroidal modes 0S7 to 0S31.These results demonstrate that numerical simulations can be successfully used to investigate the Earth’s oscillations.We propose that numerical simulations can be used as one of the major tools to further reveal how the Earth’s lateral heterogeneities affect the Earth’s oscillations.     

昆仑山口西8. 1级地震的地震活动特征

在回顾昆仑山口西8. 1级地震前的长期、中期的不同阶段不同程度的预测意见基础上,对该次地震前的地震活动进行了分析。结果表明, 该次巨大地震前存在地震条带、地震空区、地震活动增强区、象限性等空间异常及地震活动参数异常, 这些特征对巨大地震的研究与预测具有重要的参考作用。     

2008年汶川地震同震-震后应力演化及其对2017年九寨沟M_S 7.0地震的影响

2017年8月8日四川九寨沟发生了MS7.0地震,距离汶川地震震中约为140km.地震的发生会调整区域应力分布和影响区域地震活动性变化.那么,汶川地震的发生对此次九寨沟地震有何影响?区域应力如何演化?为回答这些问题,本研究基于高性能并行有限元方法和网格自适应加密技术,采用含地形起伏的黏弹非均匀椭球型地球模型,分别计算了汶川地震引起的同震-震后应力时空动态演化及其对此次九寨沟地震的影响.同时,考虑同震静态应力和震后黏弹性应力调整,计算了汶川、芦山和九寨沟地震的发生对周边断层应力积累的影响.计算结果显示汶川地震对九寨沟发震断层的同震库仑应力加载约为0.008 MPa,震后9年的黏弹性应力加载约为0.012~0.016 MPa,可能会使九寨沟地震提前发生.此外,汶川、芦山和九寨沟地震的发生引起龙门山断裂映秀以南段、东昆仑断裂、龙日坝断裂东段和岷江断裂北段及鲜水河断裂康定段应力加载大于0.01 MPa,增加了这些断裂带发生地震的危险性.