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
详细信息
- 责任者：严珍珍^c中国科学院对地观测与数字地球科学中心^d1981^f助理研究员 ; 张怀^c中国科学院计算地球动力学重点实验室 ; 范湘涛 ; 杜小平 ; 石耀霖
- 刊名：地球物理学报
- 出版年：2012
- 卷期：55^b12
- 关键词：地球自由振动 ; 汶川地震2008 ; 昆仑山口西地震200120^a数值模拟 ; 频谱分析30^a功率谱密度估计
- 页码：4218～4230
- 索书号：P260.66/141
- 图表：^c参39插图
- 分类号：1400
- 文摘期号：2013/07/b
摘要
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。该文利用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。