利用卫星重力数据计算地球内部密度异常

地球外部重力场是由地球内部物质分布决定的。本文利用ＲＡＰＰ８１１８０阶卫星重力位系数根据异常源埋深与重力位系数阶数的关系和重力场分离方法计算了经度为９０°Ｅ的地球密度异常剖面，得到了地球内部不同深度的密度异常结果，并初步作了地球物理解释．计算结果得到的深度为６５ｋｍ处的低密度异常带与地球模型的ＬＩＤ层和Ｃ层较为接近。     

由扰动位确定核幔起伏

地表和外空的重力场决定于地球内部的密度分布，地核、地幔具有明显的密度差，同时核－幔边界还存在较大的起伏，无疑，它对地面及外空产生一定的重力效应．本文基于这一前提，并假定两者有-一对应的关系，从而求出被压缩的球壳上的异常密度的分布及所相应的起伏，并讨论了核－幔边界起伏的大小、扰动位应取的阶数等问题．     

低空重力值的延拓

对地面和空中测出的重力值的综合利用,相互延拓进行了讨论,利用地心到外空一点的向径ρ与地心到等效球面的向径ρ０之比的级数展开和延拓方法,在已知外空的重力场时可求出地面的重力场,反之亦然,导出了在等效球上和地球表面上推算混合重力异常及扰动位的计算公式。     

用地表重力能否推求地球内部的密度分布——对“统一引力场表示理论”的看法

“统一引力场表示理论”的作者指出,这是一种新的理论．该理论认为,扰动位能满足重调和方程,亦即异常（扰动）密度能够满足调和方程,这样就可以用边界上的值唯一确定地球内部异常密度的分布,从而用牛顿位公式统一了地球的内外引力场．究竟能否用边界上的结果将地球的内外部引力场进行统一,这种异常密度能否满足调和方程,“统论”所定义的内部密度是否与真实地球内部密度有关,本文对以上及有关问题提出了自己的看法．     

用地表重力能否推求地球内部的密度分布——对“统一引力场表示理论”的看法

"统一引力场表示理论"的作者指出,这是一种新的理论.该理论认为,扰动位能满足重调和方程,亦即异常(扰动)密度能够满足调和方程,这样就可以用边界上的值唯一确定地球内部异常密度的分布,从而用牛顿位公式统一了地球的内外引力场.究竟能否用边界上的结果将地球的内外部引力场进行统一,这种异常密度能否满足调和方程,"统论"所定义的内部密度是否与真实地球内部密度有关,本文对以上及有关问题提出了自己的看法.     

康滇地区重力场分离、密度反演与地壳构造

康滇地区位于我国著名的南北向活动构造带的南端，是中蒙经向中轴强地震带和巨大的地壳厚度变化带的一部分．由于该地区是地震活动的预测危险区，且资源非常丰富，引起了广大地学工作者的关注．本文采用对地壳内部密度分布最为敏感的重力场资料进行场分离、平差、反演等数学处理，求出地壳平均密度和深度10～100km各层的密度分布；综合其它地球物理资料进行分析．结果表明，康滇菱形块体与其东侧和西侧不论在构造特征还是地球物理场特征方面皆存在差异．      

2014年景谷6.6级地震前重力场异常特征研究

地震的孕育发生过程伴随着构造运动、物质迁移和密度变化,将引起地球重力场变化,流动重力重复观测有可能捕捉到与地震孕育有关的前兆信息,从而为中短期地震预测提供重要依据。对云南地区流动重力观测资料进行整体计算分析,研究了2014年10月7日云南景谷6.6级地震前区域重力场动态演化特征,并利用小波多尺度分解技术对布格重力异常和区域重力场动态变化进行分解,并选取合适的小波基分离得到不同深度场源特征的地壳介质横向不均匀性。结果表明,EGM2008布格重力异常数据和实测重力数据的小波多尺度结果较为一致。对比分析发现,此次景谷地震发生在区域重力场负异常的边缘,由负向正变化的高梯度带附近。基于小波多尺度分解的重力场图像能较清晰地反映2014年景谷6.6级地震孕育、发生过程中震中区域深部物质密度变化引起的异常,为地球构造运动及孕震机理研究提供一定参考。     

川西地区实测自由空气重力异常与EGM2008模型结果的差异

在四川盆地西部建立了一个由302个观测站组成的区域观测网,并进行了高精度流动重力与GPS观测,其目的是获取区域自由空气重力异常(简称重力异常)的分布特征,并对EGM2008模型在该区域的结果进行验证分析.研究区域实测的重力异常总体为负值,由西到东逐步从-160×10^-5ms^-2平缓变化到-60×10^-5ms^-2左右.EGM2008地球重力场模型揭示的模型重力异常较好地勾画出研究区域的总体地形分布形态,龙泉山脉以及四川盆地与青藏高原的边界皆存在明显的模型重力梯度带.研究区东南部的模型重力异常大约为-50×10^-5ms^-2左右,但在龙泉山西部成都平原地区,模型重力异常则达到-120×10^-5ms^-2左右.在区域观测网内绝大部分观测点上,模型与实测重力异常的差值几乎为一个常数(-10×10^-5ms^-2左右),说明EGM2008地球重力场模型可较好地反映实际重力场的空间分布形态.如果配以一定数量的地面观测数据进行整体调节,EGM2008地球重力场模型就可以较真实地反映实际地球重力场.     

动力地球表面形变

地幔对流使得地球表面及核幔边界发生形变，这种由地球深部的动力学过程所引起的形变对大地水准面异常的贡献与地球内部密度异常的贡献具有相当的量级，但符号相反，而由于地表的短周期地质作用所引起的地球表面形变的屏蔽作用，这种长波长、长周期的动力地球表面形变在目前还无法直接观测出来。本文首先从观测大地水准面异常中将地球内部密度异常的贡献去掉，并根据地震层析所得出的核幔边界形变，求得了动力地球表面形变。其结果将对地球内部的动力学过程尤其是粘滞度分布提供十分有用的信息。     

卫星重力资料揭示的新疆天山地区构造动力学状态

利用最新的地球重力场模型,计算了新疆及邻近地区的自由空气重力异常、大地水准面扰动异常、地壳和上地幔平均密度异常以及地幔对流引起的岩石层底界面粘滞应力场分布．根据计算结果,对新疆天山地区的构造动力学特征进行了分析和推断,认为天山处于地幔对流形成的挤压沉降环境中,在南北不对称的挤压应力作用下快速隆升,挤压应力场中心在天山以南．这种应力场特征有利于塔里木板块向天山之下俯冲的观点．天山南北两侧的准噶尔盆地南缘和塔里木盆地北缘,是地壳内质量缺失区,是由于南北两侧地壳向天山下挤压而弯曲造成的．中国天山东段的深部密度分布特征与中段和西段的不同,可能是地幔对流分布的东西向差异造成的．      

我国大地重力学和固体潮研究进展

地球重力学是研究重力场时空分布及其物理机制的一门学科．地球重力场的空间分布通常可用于三个方面：一是空间科学和大地测量学，主要是利用地表的重力观测对在其上测得的几何量加以归算，以及给出重力场的高空赋值以修正卫星和近地飞行器的轨道；二是反演地球内部结构，主要是三维密度的不均匀分布，并对诸如地慢对流等作约束；三是勘探在时间变化方面，最主要影响来自固体潮，当然还有许多内部力源导致动力学效应．本文着重对我国大地重力研究和固体潮研究的进展作一回顾．     

外空扰动引力场的传播特性

根据重力场的频谱理论,本文建立了重力异常阶方差的经验模型,并导出了外空扰动引力场与地面数据分辨率及其覆盖范围之间的关系,从理论上研究和揭示了各种地形类别下外空场的传播特性。为验证理论分析结果,还应用重力异常逐级余差方法,以实际资料计算并分析了外空扰动引力场的传播特性。结果表明,理论分析和实际计算得到的结论完全一致。     

分层重力图像方法及其应用

分层重力图像方法是依据三维地震波速的层析成像结果，通过速度与密度相关关系，转换得到分层的密度结构模型，计算并给出各分层在地表的重力异常分布图像．以中国大陆为例，给出其不同深度的7个分层的重力异常图像和不同分层叠加的综合（或总合）重力异常分布图像．经过与实测的中国布格重力异常资料对比分析，结果表明两者的重力场特征相当一致；分层重力图像的结果能较好地反映地下不同深度的物质分布．     

CHARACTERISTICS OF MULTI-SCALE GRAVITY FIELD VARIATION AND SEISMOGENIC MECHANISM ANALYSIS IN THE SOUTHEASTERN TIBETAN PLATEAU

As the most basic geophysical field, the earth gravity field has achieved wide attention, and its spatial anomaly characteristics and dynamic variation can provide important scientific basis for studying the internal structure and dynamics of the Earth. Based on the mobile gravity observation data of the southeastern Tibetan plateau from 2013 to 2016, the dynamic variation tendency and anomaly characteristics of the regional gravity field in different temporal resolutions are obtained before and after the Ludian and Jinggu earthquakes in the study area respectively. The method of wavelet multi-scale decomposition is used to analyze the relationships of gravity field variation with the earth movement, material density change, and strong earthquake preparation. The deep material variation, dynamic process and the mechanism of earthquake inoculation in the southeastern Tibetan plateau are further discussed. Results indicate that the gravity field variation in the source region before the Ludian and Jinggu earthquake respectively is characterized by obvious positive and negative anomalous transition zone and gradient zone that are consistent with the direction of fault tectonics, suggesting the strong crustal movement and mass migration during the earthquake incubation period. The result of wavelet multi-scale decomposition of the gravity field during the period from September 2013 to April 2014 shows that the gravity field variation at different depth and space scale in the crust and upper mantle of the southeastern Tibetan plateau is significantly correlated with seismic distribution and the location of active fault zone. This indicates that the earthquake inoculation in the study area is closely related to the fault movement and the distribution of material density in the crust and upper mantle, which may be affected by the complex deep dynamic process of the material migration in the crust and mantle. The characteristic that strong earthquakes always occur near positive and negative anomaly transition zones and gradient zones of gravity field change is preliminarily explained, based on the dynamic process of material migration in the crust and upper mantle of the southeastern Tibetan plateau. The research results of this paper have some reference value to the study on the earth movement and seismogenic mechanism.     

等参函数及其在重力场中的应用

本文介绍了等参函数和等参超曲面的概念和理论,提出了更广义的平行概念,证明了平行重力场就是平面场,球面场,圆柱面场之一,平行重力场中几何水准测量不存在理论闭合差;无扰动的流体静力平衡状态下的地球重力场是平行重力场,它的物质密度分布是球对称的。     

基于抛物线密度模型的频率域三维界面反演及其在川滇地区的应用

密度界面反演作为了解地球内部结构的一种重要方法,长期以来都是重力学研究的主要内容.本文结合抛物线密度模型及频率域算法的优点,将抛物线密度函数应用于Parker-Oldenburg算法,经过理论推导得到了抛物线密度模型的频率域公式,从而建立了基于抛物线密度模型的三维密度界面重力异常正反演的算法和流程.理论模型数据试验表明本方法快速、有效,适用于大多数浅部比深部增加更快的实际地壳密度.研究中还利用该方法对川滇地区重力异常进行了反演,获得了该区的莫霍面深度分布,并与接收函数研究结果进行对比分析,进一步验证了本文方法的正确性和有效性.     

地形-均衡补偿重力、大地水准面异常频谱分析

将地形高、地球内部质量异常以及重力、大地水准面展开成球谐级数,依据岩石圈弹性挠曲均衡补偿理论建立地形—均衡补偿重力、大地水准面异常的球谐级数表达式.由此我们可以研究地形—均衡补偿重力、大地水准面异常与球谐级数阶次的关系,以及不同波长地形荷载与岩石圈挠曲补偿的关系,探讨地形—均衡补偿重力、大地水准面的频谱特性.从观测大地水准面异常和自由空气重力异常扣除地形—均衡补偿大地水准面、重力异常,可以得到均衡大地水准面异常和均衡重力异常.均衡大地水准面异常已经消除了浅层物质不均匀的影响,反映的是地球深部物质密度不均匀分布.均衡重力异常显示出中短波长特性,反映的是地壳上地幔物质分布的失衡和物质调整的动力学特征.     

岛弧-海沟地区浅源强震分布和地球自转

本文初步研究了全球某些岛弧海沟构造系统中浅源强震的震中位置和地球自转速率变化的相关关系（简称ER关系）。汤加-克马德克、印尼爪哇、日本和阿拉斯加-阿留申等的岛弧海沟地段的ER关系表明,在海沟及其附近的重力负异常地区内,地震多在地球自转加快的年份中发生;而在岛弧及其附近的重力正异常地区内,地震主要发生在自转相对减慢的年份中。这种特征可能不仅和海洋与大陆板块汇聚边界的岛弧海沟上的基本应力状态有关,而且与自转速率不均匀产生的附加应力状态有关。