核心平動振盪的探測及其對地球深部結構的約束

《核心平動振盪的探測及其對地球深部結構的約束》是依託中國科學院精密測量科學與技術創新研究院，由江穎擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：核心平動振盪的探測及其對地球深部結構的約束
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：江穎
• 依託單位：中國科學院精密測量科學與技術創新研究院

項目摘要

地球固態核心的平動振盪是地球的基本簡正模之一，由Slichter首先指出其出現的可能性，又稱Slichter模。地球核心平動振盪的研究和觀測是認識地球受迫運動和地球內部動力學過程的基礎，是了解地球大尺度內部結構的重要依據。本項目主旨在於根據大地震的震源機制解研究Slichter模的地震激發，討論影響Slichter模振幅的最大因素，理論上驗證超導重力儀（SG）能否檢測到Slichter模信號；基於旋轉微橢地球模型計算Slichter模三重譜線本徵周期，討論深內部地球結構的差異對其本徵周期的影響。以全球地球動力學國際合作計畫觀測網中的SG提供的高精度、長期連續重力固體潮觀測為基礎，系統分析處理全球SG數據，採用有效的多台站迭積和高精度的譜分析技術，精密確定全球SG積譜密度，結合理論計算的Slichter模三重譜線周期分布特徵在亞潮汐頻段探測三重譜線信號，並根據探測結果進一步約束地球內部結構。

結題摘要

地球固態核心的平動振盪是地球的基本簡正模之一，由Slichter首先指出其出現的可能性，又稱Slichter模。地球核心平動振盪的研究和觀測是認識地球受迫運動和地球內部動力學過程的基礎，是了解地球大尺度內部結構的重要依據。本項目根據大地震的震源機制解研究Slichter模的地震激發，討論影響Slichter模振幅的最大因素，理論上驗證超導重力儀（SG）能否檢測到Slichter模信號；基於旋轉微橢地球模型計算Slichter模三重譜線本徵周期，討論深內部地球結構的差異對其本徵周期的影響。以全球地球動力學國際合作計畫觀測網中的SG提供的高精度、長期連續重力固體潮觀測為基礎，系統分析處理全球SG數據，採用有效的多台站迭積和高精度的譜分析技術，精密確定全球SG積譜密度，結合理論計算的Slichter模三重譜線周期分布特徵在亞潮汐頻段探測三重譜線信號，並根據探測結果進一步約束地球內部結構。結果說明地震激發的核心平動振盪的信號極其微弱，信號幾乎淹沒在背景噪聲中，必須利用多台站迭積法才有可能將信號提取出來。Slichter模周期隨著內外核邊界（ICB）密度差的增加以類似於雙曲線的特徵顯著減小,表明Slichter模本徵周期與地球內部介質的精細結構關係不大，而對ICB的密度差非常敏感。目前有關Slichter模周期理論計算的差異主要來自於所採用的地球模型中核心邊界的密度差的差異。無論是採用地球質量不變的方法還是採用浮力頻率為常數的方法，計算得到的三重譜線本徵周期結果相差較小，且隨著內外核密度差的增大，差距逐漸減小；內、外核P波波速分布異常對三重譜線周期的影響基本相當，核心S波波速分布異常比P波波速分布異常對三重譜線周期的影響小1個量級；探測到一組信噪比較高且滿足譜峰分裂特徵的三重譜線的信號（0.19281，0.21456和0.24151 cph），有極大的可能是來自於核心平動振盪。基於探測結果可以推斷實際的地球模型其內外核密度差應該介於PREM模型和1066A地球模型之間，更接近於1066A模型。