低頻事件頻譜特征分析

鄧津

1）中國地震局蘭州地震研究所，蘭州 730000

2）中國地震局地球物理研究所博士后流動站，北京 100081

根據(jù)文獻記錄低頻事件可根據(jù)頻率特征劃分為低頻震動(LFE)，超低頻地震（VLE）和慢滑移事件（SSE），間歇性脈動與滑移事件（ETS），深低頻震顫事件（DLF）等。隨著更多低頻觀測資料的出現(xiàn)，需要對各種地面震動做出類別屬性劃分的深入研究結(jié)果，為未知事件的判別提供依據(jù)。

低頻地震與火山以及天然地震及其他天然震動（如海浪，臺風(fēng)等）的持續(xù)時間和濾波頻段均不同。主要的低頻事件有下列幾種類別：

（1）慢滑移現(xiàn)象（SSE）。全球觀測表明，緩慢滑動事件（SSEs）是一種常見的現(xiàn)象，幾乎所有剪切帶GPS儀器都能夠觀察記錄到。慢地震滑移緩慢且只釋放低頻地震波，釋放的低頻地震頻率范圍在2～4 Hz之間。

（2）低頻震顫與滑移事件（ETS）。ETS是指同時能被GPS觀察到的慢滑移現(xiàn)象，ETS的主振幅頻率范圍為2～8 Hz，低于同等大小的正常地震，低頻成分介于1～10 Hz之間，同時發(fā)生的慢滑移事件(SSE)；累積震級可達到MW=6～8，持續(xù)數(shù)天到數(shù)月不等。ETS事件的發(fā)生時間是相互遷移和補充的，其共同特點是均發(fā)生于大陸地區(qū)幾個最大間斷地塊范圍為100～200 km的近陸弧前盆地上。因此ETS和地震行為在空間上是有密切聯(lián)系的。

（3）深低頻震顫（DLF）。與火山附近的莫荷不連續(xù)面和活斷層體系的DLF事件頻譜特征相似，濾波范圍為0.01～0.1 Hz。DLF被認為是發(fā)生在剪切帶地區(qū)，具有更大的空間和時間尺度的低頻事件。DLF是由許多的tremor群組成的鏈狀，每一個有特征周期。日本南部的DLF與慢滑移事件一一對應(yīng)，活躍期為6個月，持續(xù)時間為幾天到一周，同時發(fā)生的滑移均沿著俯沖間斷面發(fā)生。

（4）超低頻地震（VLF）。超低頻地震（VLF）與LFE和SSE兩類事件同時發(fā)生，性質(zhì)介于LFE和SSE之間，主要在日本被發(fā)現(xiàn)。雖然類型不同，VLF與其他兩類事件都發(fā)生于同一時間段和地點，因此，起源可能相同，并且相互之間是緊密聯(lián)系的。VLF相比普通地震有更長的持續(xù)時間，信號的特征頻率為0.05 Hz。

低頻事件與其他事件頻譜特征有明顯的區(qū)別。如圖1所示，低頻事件的持續(xù)時間一般很長，如ETS（ETS/Japan;ETS/cascdia）的持續(xù)時間為30分鐘到幾個小時，周期范圍為2～6 Hz和1～10 Hz。普通地震的頻率范圍10～20 Hz，遠遠高于低頻事件，并且持續(xù)時間短僅為幾秒到數(shù)分鐘左右。洋流的影響及重力的周期范圍與DLF（1～100 s）和VLF事件（10～100 s）相比，頻率范圍相差很大，洋流的周期范圍為1666～3333 s，持續(xù)時間為3～4天。重力形變（gravity effect）周期范圍5000～1萬s，南極冰川流動的周期范圍為25～100 s，與VLF事件有重合。臺風(fēng)和非臺風(fēng)擾動脈動事件的頻率范圍集中在4～5.6 s 和 6～8 s，低于各類低頻事件，持續(xù)數(shù)天。

圖1 非火山低頻事件及其他震動事件的持續(xù)時間和周期范圍