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1.
地球固态内核的平动振荡是地球的基本简正模之一,又称Slichter模,其本征周期大约为几个小时,与地球内部结构密切相关.为了研究影响内核平动振荡的本征周期与内部结构的依赖关系,本文利用球对称、非自转、弹性和各向同性地球模型（SNREI）,通过自由振荡运动方程的数值积分,以地球模型PREM为基础,理论上系统研究了地球内部介质（包括密度、地震波速等）分布异常对Slichter模本征周期的影响.数值结果表明,Slichter模周期随着内外核边界（ICB）密度差的增加以类似于双曲线的特征显著减小,当ICB密度差从597 kg·m-3减小到200 kg·m-3时,周期增大66.44%,当ICB密度差从597 kg·m-3增大到1000 kg·m-3时,周期减小21.48%;Slichter模周期随着核幔边界（CMB）密度差的增大而缓慢增大;相对于PREM,地球模型1066A在ICB和CMB的密度差分别相差45.321%和1.132%,内部地震波速度和密度梯度也存在差异,但是,当密度差减小到1066A模型提供的数值时,得到的Slichter模周期与基于1066A获得的结果（4.599 h）非常接近,差异分别只有3.762%和0.037%;表明Slichter模本征周期与地球内部介质的精细结构关系不大,而对ICB的密度差非常敏感.内、外核P波波速分布异常对Slichter模周期的影响基本相当,当内核和外核P波波速均增加5%时,Slichter周期分别减小1.02%和1.69%,P波波速分别减小5%时,Slichter模周期分别增加1.27%和1.847%,内核S波波速分布异常比P波波速分布异常对Slichter模周期的影响小1个量级;与地核相比,地幔中的地震波速异常对Slichter模本征周期的影响小1~2个量级;表明地核中地震波速异常对Slichter模周期的影响很小,目前有关Slichter模周期理论计算的差异主要来自于所采用的地球模型中内核边界的密度差的差异,本文结果可以为Slichter模的研究、探测及其对地球深内部结构的约束提供理论依据. 相似文献
2.
本文基于2004苏门答腊地震后全球地球动力学计划观测网中9台超导重力仪13200h的连续重力观测数据,联合利用整体经验模态分解(EEMD)、最优序列估计(OSE)、积谱密度分析(PSA)和自回归估计(AR)方法,探测地球固态内核平动振荡模态(Slichter模)的三重分裂信号.利用EEMD提取常规预处理后的重力残差中包含目标频段的本征模态函数(IMFs)作为最终的重力残差之后,将每个台站的重力残差平均分成无重叠的3个子数据块,再应用OSE和PSA方法获取Slichter模三重分裂谱线的积谱密度,并采用AR方法估计各积谱中弱共振信号的中心频率及其误差.结果表明,结合OSE和PSA方法探测到三个清晰的谱峰,周期分别为5.8307±7.1×10-4h、5.2161±8.1×10-4 h和4.7536±5.2×10-4 h,分别对应Slichter模三重分裂谱线m=-1、m=0和m=+1,且三个谱峰的周期与Crossley(1992)、Rochester和Peng(1993)、Peng(1997)和Rogister(2003)基于PREM地球模型给出的Slichter模理论周期非常接近,也与Ding和Shen(2013)建议的"可能的观测结果"较为接近.参考现有的理论和观测结果,本文认为这三个信号可能是Slichter模三重分裂谱线. 相似文献
3.
本文利用球对称、非自转、弹性和各向同性地球模型(SNREI)理论模拟计算了地球内核平动振荡的地震激发.以2004年12月26日苏门答腊大地震为例,讨论震源机制解(标量地震矩、走向、倾角、滑动角和深度)对内核平动振荡振幅激发的影响;基于全球21个Mw8.0级以上的大地震,分别计算10个数据资料较好的超导重力台站理论上可以接收到的内核平动振荡信号的频率域振幅.结果表明标量地震矩对内核平动振荡振幅的影响最大,走向、倾角、滑动角和深度对内核平动振荡振幅也有一定影响,但是影响相对较小;不同区域获得的由大地震引起的内核平动振荡信号的幅度存在显著差异,此结果为频率域多台站加权迭积提供了计算基础.另外,只有武汉台站接收到的2011年日本Tohoku Mw9.1地震激发的内核平动振荡的振幅值达到了地球表面高精度、高灵敏度的超导重力仪检测水平,振幅值为0.0103nm·s-2.结果说明地震激发的内核平动振荡的信号极其微弱,信号几乎淹没在背景噪声中,必须利用多台站迭积法才有可能将信号提取出来. 相似文献
4.
采用全球地球动力学计划观测网中13台超导重力仪长期连续观测资料,探讨了长周期核模检测的可能性。采用相同的方法剔除了所有13个观测序列中的重力潮汐信号、仪器漂移和大气重力信号,估计了各个序列的功率谱密度及其积谱密度,估计并分析了非潮汐不同频段背景噪声。结果表明,在两个潮汐间频段（0.047~0.075cph和0.089~0.117cph)和亚潮汐频段(0.172~0.333cph),全球超导重力仪的平均噪声水平分别为0.0649,0.0350nm/s2和0.0138nm/s2,可以检测到的全球谐信号幅度极限分别为0.0416,0.0231nm/s2和0.0098nm/s2,表明全球超导重力仪观测资料基本可以识别长周期核模信号.在全球超导重力观测中,在潮汐间频段发现周期分别16.55,15.79,11.00h和10.09h的全球谐信号谱峰,可能来自于液核长周期振荡;在亚潮汐频段没有Smylie 1992年发现的Slichter模信号,但存在8个全球谐信号的谱峰,参考现有的理论模拟结果,Slichter模是这些信号可能的来源之一. 相似文献
5.
大地震激发导致的地球自由振荡可为获得地球深部结构提供重要手段,通过理论计算自由振荡简正模的本征周期,并与实测结果进行比较,可为地球深内部结构和新地球模型的研究提供有效约束.采用微分方程数值积分技术和G-D1066A地球模型,本文计算了0~48阶的187个球型自由振荡简正模的本征周期,将计算结果与Gilbertt和Dziewonski等3组模型理论结果及Ness等4组观测结果进行比较,相对偏差在0.3%以内.分析说明由于考虑了地幔、外核和内核等不同分层密度和拉梅参数变化的影响,获得了较高精度的地球自由振荡简正模周期.本文提供的理论计算结果可为修正真实地球内部参数提供有效参考. 相似文献
6.
本文根据自由核章动在章动观测和时变重力观测中引起的与其频率相近的受迫章动项或固体潮潮波的共振特性,选取6个不同机构解算的VLBI天极偏差序列和全球超导重力仪网络提供的7个台站高精度时变重力观测资料,根据加权最小二乘方法拟合地球自由核章动参数,研究其本征周期的时间变化特征.VLBI资料获得的本征周期变化幅度在1天之内,存在十年尺度的时间变化特征,迭积多台站同时段重力资料获得的自由核章动本征周期时变特征与VLBI获得的结果相比变化幅度较大,但趋势大致符合.在此基础上,通过自由核章动的理论模型探讨了影响其本征周期的几个主要因素,结果表明FCN周期变化与电磁耦合存在相关性,核幔边界磁感应强度径向分量变化导致的电磁耦合的变化可能是造成FCN周期时变性的原因. 相似文献
7.
以芦山地震震中距100km内20个台站的60条原始强震记录为依据,采用零交法计算台站处三方向卓越周期,采用线性加速法计算台站处阻尼比为0.05的三方向反应谱,考察反应谱峰值周期、卓越周期和放大系数在各台站位置处的分布以及在断裂上、下盘的均值。通过研究发现:芦山地震动卓越周期、反应谱峰值周期和放大系数在各台站不同方向上的分量不同;各台站处反应谱的计算表明地震动具有上盘效应以及上盘衰减迅速的特征;地震动卓越周期在芦山地震震中100km的上、下盘上差别不大,其中上盘EW和UD向卓越周期均值略小于下盘,而上盘NS向均值略大于下盘,断裂两盘UD向卓越周期总体小于水平向,断裂两盘三方向卓越周期变化范围为0.013~0.275s;计算得到的放大系数表明80%台站NS向放大系数大于EW向,因此NS向放大系数较大可能是芦山地震诱发崩滑地质灾害的主要因素。 相似文献
8.
由5个国际超导重力仪台站资料检测到的秘鲁8.2级大地震所激发的球型自由振荡现象 总被引：15，自引：0，他引：15
综合分析了国际上5个超导重力仪台站所观测到的6组资料, 利用资料迭积的傅氏分析和最大熵谱分析检测到地球自由振荡谱, 并准确获得了0S0 ~ 0S48的全部振型. 将检测结果与以前3组模型及3组观测结果进行比较, 观测到秘鲁地震与阿拉斯加地震激发的0S2振型周期的差异, 有可能反映了地球内核各向异性. 另外, 在分析2S2振型谱线分裂时, 发现自转方向和逆自转方向上的谱线分裂不对称因子之间存在较大差异. 相似文献
9.
在构建现代地球模型时,地球内部分层结构主要是根据地震波资料确定的;而地球内部密度及弹性参数,特别是地幔以下大尺度结构的密度分布,则主要是根据地球自由振荡的弹性简正模观测资料确定的.本文概述了地球自由振荡简正模本征值的求解理论和方法,介绍了球型和环型模态位移场表达式,讨论了地球自由振荡模态的衰减、分裂与耦合效应;总结了多线态分裂谱线探测和分裂参数估计的方法,综述了利用弹性简正模开展地震矩张量、地球三维非均匀性结构和内核超速旋转约束与反演研究的主要进展和存在的问题.最后作为展望,本文还讨论了地球自由振荡简正模的未来研究趋势. 相似文献
10.
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Mw9.0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%. 相似文献
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Heinz Häge 《Physics of the Earth and Planetary Interiors》1983,31(2):171-185
Long-period PKP amplitudes from 16 earthquakes in the distance range 110– 170° are compared with theoretical amplitudes which are derived from synthetic seismograms calculated for 56 systematic modifications of Earth model 1066B in the inner core. A suitable normalization procedure allows for the common representation of all observed amplitudes as a function of epicentral distance. Using the theoretical amplitude distributions it can be shown that the parameters of a regression line through the logarithmic and normalized amplitudes between 110 and 134° are related to the velocity and density jump at the inner-core boundary (ICB). The analysis shows that the dominant influence on the PKP amplitudes is the P-velocity jump which can be restricted to 0.64 ± 0.05 km s?1. There exists a trade-off between the S-velocity jump and the density jump. Restricting the latter to the reasonable range 0–1.2 g cm?3 the S-velocity jump at the ICB can be inferred to be 2.5–3.0 km s?1. A rather strong S-velocity gradient below the ICB follows from the condition that the S-wave travel-time through the inner core agrees with that implied by free oscillation observations. This leads to central S-velocities between 3.81 and 4.15 km s?1, assuming a parabolic velocity law. 相似文献
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We use a normal-mode formalism to compute the response of a spherical, self-gravitating anelastic PREM-like Earth model to various excitation sources at the Slichter mode period. The formalism makes use of the theory of the Earth’s free oscillations based upon an eigenfunction expansion methodology. We determine the complete response in the form of Green’s function obtained from a generalization of Betti’s reciprocity theorem. Surficial (surface load, fluid core pressure), internal (earthquakes, explosions) and external (object impact) sources of excitation are investigated to show that the translational motion of the inner-core would be best excited by a pressure acting at the core boundaries at time-scales shorter than the Slichter eigenperiods. 相似文献
13.
利用中国数字测震台网（CDSN）记录到的台湾地区两个地震事件6°~30°震中距范围的三重震相波形资料，基于观测与理论波形拟合法，获到华南地区上地幔P波和S波的最佳波形拟合速度模型及其VP/VS比值.与AK135模型相比，华南地区410 km深度上方存在明显低速层：S波低速区厚度约为70 km，速度降为2%~5%；而P波低速区厚度为70~230 km，速度降为5%~6%.另外，410 km间断面整体表现为一个梯度层，厚度约为10~40 km，VP跃增量为4.0%~5.4%，而VS跃增量为2.6%~11.7%.研究区内，低速层的VP和VS异常值大小和410 km间断面速度跃变量由北向南逐步减小.结合以往的接收函数和地震层析成像结果，华南地区410 km间断面上方的低速区可能与太平洋俯冲板块脱水有关. 相似文献
14.
Effects of inner core viscosity on gravity changes and spatial nutations induced by luni-solar tides
《Physics of the Earth and Planetary Interiors》2002,129(1-2):31-41
In this paper, we investigate the perturbations induced by the nearly-diurnal luni-solar tidal potential on the surface gravity changes and on the spatial nutations. The effects of the magnetic friction at the inner core boundary (ICB) and on the inner core viscosity at this time scale are studied. We show that very precise very long baseline interferometry (VLBI) observations of the in-phase and out-of-phase components of some nutations can give information on the Earth’s deep interior, especially on the effective viscosity of the inner core and on the amplitude of the radial component of the magnetic field at the ICB. 相似文献
15.
《中国科学:地球科学(英文版)》2021,(5)
Quantifying the density contrasts of the Earth's inner core boundary(ICB) is crucial to understand core-mantle coupling and the generation of the geodynamo. The PKiKP/PcP amplitude ratio is commonly used to obtain the density contrast at the ICB, but its applications are limited by scattered observed data. In this study, we selected the PKiKP and PcP phases reflected at the same region of inner-core and core-mantle boundaries beneath Northeast Asia from different earthquakes for the first time, and the observations suggested that the PKiKP/PcP amplitude ratio is widely scattered. We also compared the PKiKP and PcP amplitudes, which demonstrated that the scatter cannot be attributed only to ICB anomalies but might also arise from raypath differences and heterogeneities throughout the crust and mantle. By fitting the observed PKiKP/PcP amplitude ratio, we obtained a density contrast of approximately 0.65 g cm~(-3) and a compressional velocity contrast of approximately 0.87 km s~(-1) at the ICB beneath Northeast Asia. The larger contrast values indicate the possible occurrence of local crystallization occurring at the inner core surface. 相似文献
16.
P-SV转换波处理与传统的P-P波处理有很大的不同,如S波静校正、CCP叠加、P-SV速度分析和偏移等,其中最大的难题就是S波静校正问题.S波速度基本不受潜水面的影响,与纵波静校正没有直接相关性,有时横波静校正量能达到纵波静校正量的十倍,用纵波静校正量乘以比例系数来解决横波静校正问题将导致较大误差.同一接收点X和Z分量存在一定的初至时差,该时差代表了P波和S波在低降速带的走时差,可以利用该时差和近地表纵横波速度比信息去除低降速带对横波的影响,得到准确的静校正量.本文利用多分量初至时差推导了较为精确的横波静校正公式,再结合共检波点叠加求取剩余静校正量的方法,形成了完整的转换波静校正配套方法.利用该方法对苏里格气田二维及三维多波地震资料进行了实际处理,数据处理结果证明了该方法的有效性,该方法尤其适用于其他方法难以奏效的风化层较厚地区的横波静校正量求解,该方法也同时考虑了长波长横波静校正问题. 相似文献