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.     

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(Mw7.9)地震与2001年11月14日昆仑山(Mw7.8)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.     

利用常熟地震台同场地形变仪记录检测对比地球自由振荡信号

利用常熟地震台同场地观测的洞体应变仪、体应变仪、水管倾斜仪、垂直摆倾斜仪记录数据,采用小波变换与功率谱密度估计方法,检测2011年3月11日日本9.0级大地震激发的地球自由振荡信号,其中检测到47个球型基频振型（₀S₃—₀S₄₉）、15个环型基频振型（₀T₅—0T₂₅）以及部分球型谐频振型,与地球初步参考模型（PREM）理论频率值基本符合,表明检测结果较好。对比结果显示：水管倾斜仪检测球型振荡振型能力最强,垂直摆倾斜仪检测环型振荡振型能力最强;体应变仪可检测到清晰的环型基频振型,且信噪比较高;倾斜仪对自由振荡信号的检测能力优于应变仪。     

泉州地震台M2166超宽频带地震仪记录的地球球型自由振荡信息研究

利用泉州基准地震台M2166超宽频带地震仪记录的7个MS≥8.0地震震后5天数据资料,采用功率谱密度估计方法,提取到73个基频振型(0S4～0S76)和多个谐频振型,各振型频率点与地球初步参考模型(PREM)理论频率值符合较好,利用3套超宽频带地震仪数据对球型自由振荡信息能量分布差异进行探究,认为地球介质的横向不均匀性和各向异性是造成差异的主要原因。得到的结果可用于地球内部结构的研究,有助于做出更精细的地球模型。     

利用琼中台重力观测资料检测智利地震所激发的地球自由振荡

基于琼中PET重力仪的数字化观测资料,利用功率谱密度估计方法,在没有对重力资料进行任何(固体潮、气压)改正的情况下,准确获取了2010年2月27日智利发生巨大地震激发的0S8～0S29基频球型自由振荡。并与PREM模型理论自由振荡的周期进行对比分析,实测周期与PREM预测振荡周期是相吻合的,除0S10周期的相对误差为0.28%,其余周期误差均小于0.1%。结论对进一步研究地球的内部结构和震源机制具有一定的意义。     

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.       

利用易县形变综合观测资料检测日本地震所激发的地球自由振荡

基于形变数字化观测资料,利用功率谱密度估计方法,在没有对易县形变综合观测资料进行任何(固体潮及气压)改正的情况下,获取了2011年3月11日日本发生巨大地震激发的0S4～0S37基频球型自由振荡。并于PREM模型理论自由振荡的周期进行对比分析,得出实测周期与PREM预测振荡周期是相吻合,除0S10周期的相对误差为0.29%,其余周期误差均小于0.1%左右。所得的结论对进一步研究地球的内部结构和震源机制具有一定的意义。     

数字化水位仪观测的苏门答腊大地震激发的地球球型自由振荡

利用LN-3型数字化水位仪的观测资料,采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,获得了2004年12月26日苏门答腊大地震激发的0S3～0S30基频球型自由振荡,并检测到2S1、1S2、1S3、2S5和2S6等5个谐频球型振荡,同时记录到一些明显的振型的谱线分裂现象。用水位观测资料提取了0S3、0S4和2S1等3个振型的谱线分裂周期,虽然3个振型均只得到2个单峰,但地球自由振荡谱线分裂现象的检测为研究地球的深内部结构提供了新的、不同类型的观测资料。研究表明,用数字化水位仪的观测资料可以提取到苏门答腊大地震激发的地球球型振荡,为地球自由振荡的研究提供了一种新的观测手段。     

利用泉州地震台gPhone重力仪观测资料检测地球自由振荡

gPhone重力仪低频段良好的噪声水平有利于记录地球自由振荡信息。利用泉州基准地震台gPhone重力仪原始观测数据,分析直接检测2021年7月29日美国阿拉斯加州以南海域M_S 8.1地震激发的地球自由振荡信息的可能性,结果表明,基频振型₀S₄—₀S₆₀和多个谐频振型的实测频率值与地球初步参考模型（PREM）的理论值基本一致,可见利用该台gPhone重力仪可有效检测地球自由振荡信号。文中所得结果可用于地球内部结构研究,有助于做出更精细的地球模型。     

利用怀来地震台水管仪观测资料检测地球自由振荡

利用怀来地震台水管仪的数字化观测资料,采用功率谱密度估计方法,在没有对资料去固体潮处理的情况下,准确获得2004年12月26日苏门答腊9.0级地震激发的_0S_2—_0S_(38)基频球型自由振荡,并与PREM模型的理论自由振荡周期进行对比,发现实测振荡周期与PREM预测的振荡周期吻合,除_0S_2、_0S_4、_0S_7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,同时检测到7个谐频球型振荡和10个环型振荡。可以从水管倾斜仪的观测资料中提取地球球型振荡信息,为地球自由振荡的研究提供一种新的仪器观测方法。     

Spheroidal Oscillations in the Earth Excited by the Wenchuan Earthquake

Based on the digital observational data from pendulum tilt-meters and water tube tilt-meters, the spheroidal free oscillations of the Earth, excited by the M_S8.0 Wenchuan earthquake of May 12, 2008, were obtained using the method of power spectral density estimation without any calculation to erase solid tides. The result matches well with the PREM results. Compared to the theoretical free oscillation from the PREM model, all relative errors are concentrated on 0.1% except for _0S_7, whose relative error is greater than 0.3%. This research provides a new method to determine the spheroidal modes of Earth's free oscillations from observations of the pendulum tilt-meter and water tube tilt-meter, which may be useful in the future study of the Earth's free oscillations.     

JCZ-1型地震仪观测的地球环型自由振荡

本文首次采用JCZ-1型地震仪观测资料研究地球环型自由振荡, 并在2011年日本9.0级地震、 2010年智利8.8级地震和2005年印尼8.6级地震后武汉地震台JCZ-1型地震仪观测到了其激发的环型自由振荡, 从中检测了基振型₀T₂~₀T₆₇和一次振型 ₁T₂~₁T₅₀等振型的本征周期, 与PREM的理论值比较, 误差比小于0.5%, 补充了PREM中未提到的几次振型的本征周期: ₀T₁₁、 ₀T₁₅、 ₀T₁₉、 ₁T₄、 ₁T₅、 ₁T₁₄, 并观测到了日本地震 ₀T₂、 ₀T₆、 ₀T₇和 ₀T₈振型的多峰值现象。 研究结果表明, JCZ-1型地震仪具有良好的观测超低频长周期地球自由振荡的能力。     

汶川地震临震地脉动记录特殊频率波动现象及其重现性初步研究

通过对距离汶川地震余震区较近的武都地震台震前连续记录资料的傅里叶频谱特征分析,发现震前临震阶段0．1～0．3Hz频率的幅值出现快速、持续的增大现象;进一步实时连续跟踪观测和试验表明,该现象在7—9月间发生的多次地震前在多个台站出现,表现出现象的重现性、时间进程上的持续性和过程属性,空间上由震中及其附近或某个“中心”区域向外围扩散等特性。对该特殊波动的物理本质、与震源和孕震动力学过程的关系等研究有可能对临震预报具有实际意义。     

汶川地震前地脉动低频波动现象及其应用的初步研究

通过对距离汶川地震余震区较近的武都地震台震前连续记录资料的傅里叶频谱特征分析,发现在震前临震阶段,频率为0.1～0.3Hz的地脉动幅值出现快速、持续地增大现象;连续跟踪观测和试验表明,该现象在2008年7～9月间发生的多次地震前在多个台站出现,这种现象具有重现性,在时间上具有持续性,在空间上由震中及其附近或某个"位置"向外围扩散.对该特殊频率波动的物理本质、与震源和孕震动力学过程的关系等研究有可能对临震预测具有意义.     

汶川8.0级地震前的地电阻率异常分析

利用四川及邻近地区的地电阻率观测,分析了汶川8.0级地震前的地电阻率异常现象.结果表明,这次汶川8.0级地震前,距离震中最近的郫县观测台地电阻率在单测向下降幅度达到7.2%,下降持续时间在2年左右,震前5个月异常转折,地震发生在地电阻率恢复上升阶段.另外,沿南北地震带多个台站在地震前2个月内出现阶变,变化幅度最大超过10%.地电阻率异常的方向性及台站空间分布特征反映了异常信息与构造走向及地震孕育机制之间的密切关系.     

印度洋9.0级大地震激发的地球球型振荡和环型振荡

综合分析了中国数字地震台网（CDSN）改造后的5个长周期地震仪台站观测的3天的VHZ、VHE和VHN波形资料,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2004年12月26日印度洋地震激发的0S3~0S78的基频球型振荡和部分谐频球型振荡和0T3~0T67的基频环型振荡,并与地球初步参考模型（PREM）的理论自由振荡周期进行了对比,发现实测振荡周期与PREM预测的振荡周期符合的很好.频率与PREM模型略微不一致的球型或环型振荡可以解释为地球介质的横向不均匀性和各向异性所致.因此地球自由振荡信息可用于揭示地球的三维不均匀结构信息或各向异性信息,并可能对区分地幔对流模式有所帮助.     

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。     

地球自转减速对2008年汶川MS8.0地震的作用

本文将地球看成是一个质量分布均匀的球对称弹性球体, 给出了地球以匀角速率旋转情况下产生的应力场的解析表达式, 计算了地球匀速自转时在2008年汶川M_S8.0地震发震断层面上产生的应力, 分析了地球自转速率变化对汶川地震发震断层的影响。 结果表明, 地球自转减速有利于汶川地震发生。 如果地球自转减速对汶川地震的发生起到了触发作用, 那么在震前震区或许会出现中小地震发生受到地球自转减速触发的现象。 分析表明, 从2006年起汶川地震震中附近地区M_L≥2.7地震受到地球自转减速的触发, 这从另一个侧面说明了地球自转减速对汶川地震的发生具有促进作用。     

JCZ－1型地震仪观测的地球环型自由振荡

我们首次采用JCZ－1型地震仪观测资料研究地球环型自由振荡,2011年日本9.0级地震、2010年智利8.8级地震和2005年印尼8.6级地震后武汉地震台JCZ－1型地震仪观测到了其激发的环型自由振荡,我们从中检测了基振型0T2 ~0T67和一次振型1T2 ~1T50等振型的本征周期,与PREM的理论值比较,误差比小于0.5%,补充了PREM中未提到的几次振型的本征周期：0T11、0T15、0T19、1T4、1T5、1T14,并观测到了日本地震0T2、0T6、0T7 和0T8振型的多峰值现象。研究结果也表明了JCZ－1型地震仪具有良好的观测超低频长周期地球自由振荡的能力。