临震次声异常产生的机理研究

【摘要】： 世界范围内7级以上地震发生前若干天内基本都能观测到次声异常信号,因而次声可能成为重要的地震前兆异常。但目前尚不能确定震中位置,并且对震前次声产生的机理还不是很清楚。研究次声异常信号的特征和产生的机理,对于临震预报以及了解孕震、发震过程具有重要意义。 为模拟次声发生过程,采用膨胀扩容孕震模型模拟地震孕育过程,分层考虑不同深度地质参数,并将空气介质与地质体作为一个分析系统,在给出两者界面处结构自由度和空气压力自由度耦合方程的基础上,采用瞬态有限元方法计算分析了地震孕育末期地表变形及其产生的次声波和频率。提出的孕震体膨胀-收缩模型的确能在空气中产生次声波,且次声波的主要频率是孕震体膨胀-收缩周期的倒数;孕震体收缩变形阶段的声压波幅远大于膨胀阶段。 最后,以日本地震板块为研究对象,采用走滑机理建立其数值模型,运用二维瞬态有限元分析方法,分层考虑不同深度地质参数,模拟了太平洋消减板块作用下日本东北部地区地表的运动,并考虑地表和空气的相互作用,计算得到了地表位移及次声波压力变化曲线,模拟出了临震次声波。并将模拟结果与实际观测结果进行对比。模拟得到的次声信号波形特征、频率范围与实际观测基本一致,表明提出的孕震-次声机理模型是合理的。为震前次声波产生的机理提供了重要的依据。