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深内部地球结构对内核平动振荡本征周期的影响

         
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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597kg·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.

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