用钻孔应变数据探测2011年日本Tohoku大地震激发的低频地球环型自由振荡及其谱峰分裂

地震激发的地球自由振荡中,环型自由振荡(特别是低频环型自由振荡)的精确探测相比于球型自由振荡更加困难.环型自由振荡对SH波速度结构更加敏感,能更好地监测走滑断层运动,因此精确估算环型自由振荡的谱峰参数可为地球内部大尺度SH波速度结构和大地震的震源机制提供更强约束.本研究利用2011年日本Tohoku地震后四分量钻孔应变仪的观测资料,提取了该地震激发的1.3 mHz以下低频环型和球型自由振荡信号,与STS-1宽频带地震仪的结果相比较,发现四分量钻孔应变仪对1 mHz以下的环型自由振荡具有更强的探测能力.本研究还采用频率域自回归方法精确估计了0T2—0T6的简并频率,结果与PREM模型理论值相差非常小,平均相对误差仅为2.52×10^(-4).此外还用钻孔应变仪观测资料探测到了0T2谱峰分裂现象.研究结果表明,钻孔应变仪能有效探测到大地震激发的低频地球环型自由振荡信号,可为地幔大尺度各向异性结构研究提供高质量的基础数据.

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。

昆仑山口西地震激发的地球环型振荡

利用中国数字地震台网(CDSN)改造后的7个台站3天的VHE、VHN波形资料,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,提取了2001-11-14昆仑山口西地震激发的0T2～0T40地球环型自由振荡,并与地球初步参考模型(PREM)的理论自由振荡周期进行对比,发现环型振荡振型周期与PREM预测的环型自由振荡周期符合得很好。频率与PREM模型略微不一致的环型振荡振型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(全地幔对流或上地幔对流)有所帮助。