地球扁率在其历史上的变化

地球的形状变化是地球演化研究的基本问题之一.为了确定地球形状的变化需要了解各个地质历史时期其扁率的变化.根据地球的扁率公式,得到扁率与地球的半径、质量和角速度关系.通过推测地球的半径、质量和角速度的变化量,计算出地球各个时期的扁率.地球的扁率自形成以来总体趋势在减小.地球是个固液混合的椭球体,在各个地质历史时期中地球扁率的真实值应该小于计算的扁率值.     

第10章构造圈构造不均匀性与地球和宇宙起源力相互作用

众所周知,在地球整个历史过程中发生了一系列构造过程,如大陆形成和运动、山脉和盆地形成、火山活动和地震过程等。已经证实,这些过程形成和发展中地球自转不均匀性起非常大的作用。地球旋转状态变化决定了地球椭球的扁率,当地球形状收缩变化时,发生子午线弧和纬线弧长度变化共轭,引起地壳层内特殊的切向应力椭圆,而纬线半径和矢径的共轭变化就是造陆运动。     

月球和地球正常重力特征差异及成因探讨

月球和地球都非常接近于旋转椭球,基于正常椭球求定的正常重力场占据了月球和地球真实重力场的主要部分,比较月球和地球的正常重力,可以更好地理解这两个天体的重力变化特征.基于Clairaut定理求解月球和地球的正常重力,正常重力随纬度的变化呈现了相反趋势,即地球是两极的正常重力大于赤道的正常重力,而月球是两极的正常重力小于赤道的正常重力.从截断误差及椭球形状与自转角速度的协调关系分析了月球和地球正常重力随纬度变化产生相反趋势的原因:月球的椭球扁率与自转角速度之间的数值关系不满足行星流体静力学平衡条件,即利用Clairaut定理求解正常重力并不严格适用于月球.     

曲线坐标系下的块体运动与应变模型研究

本文建立了顾及地球扁率和局部切标架随点变化特性的椭球坐标系下的刚体运动模型和块体运动与应变模型,以及球坐标系下顾及局部切标架随点变化特性的严密的块体运动与应变模型,分析了球坐标系下块体运动与应变模型及椭球坐标系下的块体运动与应变模型间的差异;通过计算具体讨论了地球扁率和曲线坐标系的局部切标架随点变化特性对欧拉矢量与应变张量的影响.结果表明：地球扁率对刚体欧拉矢量和应变参数的影响甚小,具体计算时可以不予考虑,但曲线坐标系的局部切标架随点变化特性对两者的影响较大,在建模过程中需要顾及,常用的Savage模型需要修正.     

扁率应力与地震

地球扁率的实测值要比理论值大,这证明地球内部还存在着微小的应力差。经计算,扁率变化所产生的地球形变与冰期中由地壳均衡所产生的地球形变在数值上大体相等。这表明冰期是地球扁率变化的一个原因。地壳均衡不仅能产生地壳的垂直运动,而且能产生地壳的水平运动,因而也是海底扩张、大陆漂移的力源之一。     

GRACE和SLR观测的地球动力学扁率最大熵谱及小波相关分析

卫星重力测量技术的实现为测定地球动力学扁率提供了新的方式和途径，GRACE卫星是目前最新的重力测量卫星，据其恢复的低阶重力场较以往精度得到大大提高，然而其观测地球动力学扁率（二阶项）却与卫星激光测距（SLR）结果相差较大.本文采用最大熵谱和小波分析方法对GRACE和SLR观测的地球动力学扁率时间序列信号进行定量比较分析，结果表明：GRACE观测的地球动力学扁率年际周期变化振幅仅为SLR观测结果的25%，并且目前GRACE观测的地球动力学扁率数据中含有系统输入信息和相位差，但前者较后者包含有较强的短周期（2～6月）信息.造成这种差异的主要原因可能来自于GRACE与SLR全球观测数据时空分布不同.     

地球自转产生的应力场

以匀速自转时地球产生的变形做为有限弹性变形去计算,再选加地球自转角速度变化而产生的弹性变形,从而得出问题的力学解析表达式。     

构造圈构造不均匀性与地球和宇宙起源力相互作用

众所周知,在地球整个历史过程中发生了一系列构造过程,如大陆形成和运动、山脉和盆地形成、火山活动和地震过程等。已经证实,这些过程形成和发展中地球自转不均匀性起非常大的作用。地球旋转状态变化决定了地球椭球的扁率,当地球形状收缩变化时,发生子午线弧和纬线弧长度变化共轭,引起地壳层内特殊的切向应力椭圆,而纬线半径和矢径的共轭变化就是造陆运动。构造圈由稳定的和活动的不均匀层组成。现代地球动力学中地球内部能量源作用相当大,运动是由地球内部能量源引起的,主要导致地球膨胀。宇宙因素引起的“快速”运动叠加到这种“缓慢”运…     

纬度变化和地极运动

远在1687年,牛顿已说到地球自转轴的运动,欧拉在1790年指出:由于地球转动的主要动力矩的方向,并不和地球惯性椭球的短轴方向相重合,将使地球的自转轴发生沿着一个圆锥面的摆动.假定地球为一个刚体时,可以从地球惯性椭球的扁率（或称力学椭率,或动力学扁率）算出地球自转轴运动的周期.     

现今板块,块体运动定量模型的发展

从简单的几何不描述到刚性板块假设下的最小二乘法拟合,转动角速度的级数展开,弹性平面和球壳有限元模型,各向同性弹性地球的格林函数方程和粘弹－重力层状地球模型等数学力学模型的引入和发展,从地质数据的不断完善到空间大地测量数据的应用等方面阐述了现今板块运动定量和模型不断完善的发展过程。     

非潮汐海洋运动对地球动力学扁率变化的贡献

通过考察全球海洋环流数值模型以及TOPEX/Poseidon海洋测高数据,得到结论：1997/1998年后的部分J2异常变化可能来自海洋环流变化导致的质量重新分布,具体地说是太平洋环流变化导致的从高纬地区向低纬地区的质量迁移. 本工作表明来自于海洋内部温盐效应的变化对J2异常变化有重要贡献,进一步证实了卫星激光测距资料所得结果的可靠性.     

膨胀地球基本参数的初值及其平均变化率

本文讨论了地球膨胀过程的初始半径R₀、膨胀起始时间t₀以及半径R、转动惯量I、地表重力加速度g和反映地球内部物质分布状态参数y等膨胀基本参数的平均变化率。研究结果表明,在地球的地质年龄之内,地球膨胀的初始半径R₀>4619km,膨胀的起始时间t₀>43.8×10²Ma,膨胀过程中的地球半径R、物质分布状态参数y、转动惯量I、地表重力加速度g和表面积S随时间的平均变化率分别为:dR/dt=4×10^-4m/a,dy/dt=-6.7×10¹²/a,dI/dt=8.49×10²⁷kg·m~2/a,dg/dt=-1.23×10^-10kg·s^-2/a和ds/dt=6.41×10⁴m²/a。地球膨胀过程中的半径平均增长率,是首次用天文学方法研究得出,且该值介于其他作者用古地磁、古地理等方法所求得的地球半径增长率若干数值之间。     

井孔变径与井水位的固体潮效应

根据多孔介质渗流理论和弹性理论，在井孔变径条件下，得出水井含水层系统对潮汐信号响应的偏微分方程，认为井径变化相当于改变了井水柱的有效高度，从而影响了水井含水层系统的固有振动周期。分析了井孔变径对潮汐信号响应的周期特征，认为当含水层水体很大（含水层水平面积比井孔面积大得多），且含水层的渗透系数也很大的条件下，井径变化对井水位固体潮响应幅度影响很小     

地球自转速度的年变化

本文利用宋贯一等（2006）发表的“极移的成因及其移动特征”一文中的自转轴受迫摆动资料，从理论上推断出地球自转速度年变化的特征.结果证明，理论计算出的地球自转速度年变化曲线形态特征与观测曲线形态特征十分吻合.从而得出，太阳辐射光压在南、北半球的不平衡分布是引起地球自转速度年变化的主要原因.     

平均入射角道集PP波与PS波联合反演

在界面两侧地层的弹性参数弱反差的假设难以成立的情况下,本文提出用平均入射角道集进行PP波与PS波的联合反演.首先,在PP波与PS波AVA(amplitude versus angle,振幅随入射角变化)道集的基础上,分别选择小入射角范围与大入射角范围的AVA道集进行局部加权叠加,以获得由两个角度组成的平均入射角道集,并作为后续反演的输入数据.然后,再通过最小二乘原理建立了PP波与PS波联合反演目标函数,推导了模型修改量的向量公式,建立了平均入射角道集联合反演的流程.模型数据与实际数据的测试结果表明:在信噪比较低、地层弹性参数反差较大、层厚较薄的情况下,该反演方法的精度在很大程度上超过了基于近似反射系数的反演方法,为复杂油气藏勘探提供了新的思路.     

地球膨胀构造动力物理模拟的相似性研究

按照地球膨胀学说进行全球构造动力物理模拟的相似性研究，得到了膨胀地球岩石层弹性球壳力学模型的方程分析相似准则和地幔物质沿膨胀裂谷通道上涌流动的方程分析相似准则．按照各相似准则的约束，计算得到了满足与膨胀地球原型相似的模型参数：膨胀初始半径为０．４６ｍ；原始岩石层的厚度、密度分别为３×１０^－３ｍ和（１．２－１．８）×１０ｋｇ／ｍ^３，其强度为１０^４Ｐａ；原始地球膨胀内压为４．２５×１０^４Ｐａ；原始地表重力为－１．２５×１０^－２Ｎ／ｋｇ；上涌物质密度、粘度分别为１．２×１０^２ｋｇ／ｍ^３和２×１０^２Ｐａ·ｓ；原始地幔物质上涌厚度、速度和加速度分别为２．５×１０^－２ｍ，２．０×１０^－３ｍ／ｓ和３×１０^２ｍ／s²．由此表明材料物性等条件能够较好地满足原型要求的模型条件．     

位场异常分离的递减半径迭代法

本文提出了位场区域-剩余异常分离的空间域递减半径迭代法.由给定半径的圆周上八点位场值的算术平均导出一个新的八点圆周平均公式,它是一个由重磁数据计算区域异常的滤波器.该滤波器的传递函数有一主瓣和多个旁瓣,且半径越大,旁瓣越多,滤波器特性越差.由从大到小不同半径对应的传递函数的连乘积构造了递减半径迭代传递函数,它以大半径为参变量.递减半径迭代传递函数类似低通滤波器,其截止波数与大半径成反比.由递减半径迭代传递函数,给出空间域分离区域异常的递减半径线性迭代法,由重磁数据减去区域异常求得剩余异常.进一步,通过构造非线性修正系数,把空间域递减半径线性迭代法中线性迭代公式变成非线性迭代公式,得到空间域递减半径非线性迭代法.重磁理论模型及安徽泥河铁矿重磁资料的试验表明,空间域递减半径非线性迭代法可有效地压制假异常和高频干扰以及减少异常畸变,并能有效地分离出区域异常和剩余异常.     

地球引潮力极大值和强潮汐周期性指数的建立与定性分析

日、月对地球表层海水的引潮力导致潮汐的周期性变化是一种成熟理论.地球除具有日、月、年潮汐规律外,还具有明显的准1800年、200年、50~70年、18.6年、9.3年和2.5~7年不同尺度的周期.本文通过将地球赤道半径和月球轨道半径投影到黄道面上,标定二者矢量半径之和的模的极值状态,创建了引潮力极大值和强潮汐的周期性指数KSEM.这对探讨和预测潮汐的时间分布和推断地球自转角速度变化规律提供了一种新途径.行星系统中木星和金星对地球的摄动影响最突出,但目前还没有一个行之有效的模型将日、地、月、木星、金星作为一个统一整体,对地球潮汐极值状态进行刻画.通过辨析这五大天体运动预设的位置关系的结构特征,进而考察KSEM指数与月球升交点和月球近地点会合周期的对应关系,以及对月球轨道运动不同的特征周期的叠加和定性分析,这对探讨强潮汐周期、厄尔尼诺现象和地震的时间分布规律提供了重要参考.     

天祝-永登地区大地电磁资料的一维各向异性反演

对分布在甘肃天祝、永登一带的10个大地电磁测点资料进行了一维各向异性介质反演研究，并与二维对称各向异性介质反演结果进行了对比。结果表明在大多数情况下一维各向异性反演有可能揭示出地壳介质电导率各向异性结构的主要特征；同时利用某些平均阻抗和特征阻抗的一维各向同性介质反演亦可获得较为可信的电性分层界面。反演所获得之介质电导率可能为各主方向电导率主值的某种平均。