损伤地壳中的应力场变化与地震活动

推导了损伤介质中应力场变化与地面位移场和重力变化的关系 ,讨论了利用地面位移和重力场变化来计算地球内应力场变化的边界元方法。利用中国华北地区的 1992～ 1995年的 GPS观测资料对该地区地壳内 15km深处的应力场变化进行了计算 ,并讨论了应力场变化分布与 1996年发生的包头 MS=6 .6级地震的关系 ,结果表明震区的应力场变化明显大于其他地方     

北天山地区近期重力场及地壳密度变化特征研究

利用2014~2019年北天山地区流动重力资料,采用绝对重力控制进行经典平差计算,获取该地区重力场时空演化特征图像,并结合重力段差可视化方法,得到该地区重点构造部位物质迁移规律。采用紧凑反演方法进行北天山中段不同深度地壳密度模拟计算,结果表明,北天山中段地壳物质密度变化最佳深度为30~40 km,是地壳密度变化的正值区域,基本位于北天山北坡和准噶尔盆地南缘,表明该地区物质不断汇聚,或者表明地壳呈现下沉的趋势;而在北天山山体附近,物质密度变化为负值,表明山体物质处于亏损态势,或者山体受到构造应力的作用,使地壳处于不断隆升过程中。     

中国西部地壳水平运动引起的重力场空间变化特征

用数值模拟方法研究地壳水平运动与空间重力变化的关系,得出:地壳划分的长方体在单一方向上水平位移引起的空间重力变化呈负对称分布。结合中国西部地区的数字高程以及GPS观测速率数据,计算了中国西部地区地壳水平运动引起的重力场变化,将其与卫星重力观测结果进行对比并作出解释。     

华北地区地壳密度变化特征的初步研究

利用重力与水准资料计算研究了华北地区的背景单层密度变化和1985－1992年单层密度时变图像特征。结果显示：（1）研究区背景地壳密度变化在承德至北京附近呈向西舌形结构，地壳物质总体具有向西不均匀运移趋势；（2）地壳密度时变主要显示三河至唐山存在相对高值异常，与背景地壳密度变化差异明显；（3）研究地区地壳密度时变与活动断裂带明显相关，地震活动与地壳密度变化的高梯度和等值线拐弯有关。     

全球地壳模型CRUST1.0在青藏高原东南部的重力检核

利用全球地壳模型CRUST1.0提供的地壳密度、厚度等分层信息,计算青藏高原东南部地壳各分层引起的重力异常,并累加获取总体布格重力异常,最后与利用全球重力场模型EGM2008获得的布格重力异常进行对比。结果表明,两种模型在大部分区域基本一致,布格重力异常变化在-600~20mGal之间,少数地区存在较大的差距,说明CRUST1.0模型的精度还有待提高。     

关中地区地壳形变综合分析与研究

利用关中地区1971~1996年垂直水准资料、1993~2005年流动重力测量资料和1999~2004年GPS观测资料,研究了关中地区地壳形变场的时空变化特征。结果表明:1)研究区地壳形变场变化与活动断裂构造密切相关,临潼-长安断裂是近期非常活跃的断裂;2)地壳形变总体表现为渭河断陷盆地沉降、重力增加,秦岭山区隆起、重力减少;3)垂直形变、水平运动和重力场变化有较好的一致性,显示出该地区现今构造活动的继承性及东、西部地壳运动存在一定的差异;4)西安地区由于过量开采地下水,引起地层压密效应,造成地面急剧下沉与重力值急剧增加。     

首都圈及邻区均衡重力异常研究

利用首都圈地区的高精度高程数据,通过Airy均衡补偿模型计算出莫霍面的深度,进一步运用Parker公式计算出地壳所产生的重力异常值。然后从实际布格重力异常观测值中减去均衡校正值,得到该地区的均衡异常值。通过对首都圈地区的均衡重力异常进行分析,讨论了该地区的均衡状态。研究结果表明,首都圈大部分地区基本处于重力均衡状态,非均衡区域多集中在首都圈的西部和北部山区。     

中国西部地壳垂直运动引起的重力场空间变化特征

结合中国西部区域的数字高程数据以及地壳垂直运动速率数据,计算中国西部地区地壳垂直运动引起的重力场变化的分布,并与卫星重力观测结果进行对比。研究表明：中国西部区域的重力场变化与地壳垂直运动速率场变化有很强的相关性,青藏高原以南的喜马拉雅山脉地壳上升运动速率最大,其引起的重力变化为正的最大值;准噶尔盆地地壳下沉运动速率最大,其引起的重力变化为负的最大值;塔里木盆地及柴达木盆地地壳下沉运动速率相对较小,相应地引起的重力变化值相对较小。     

华北地区2009~2013年地下物质密度变化及其地壳运动含义

基于华北地区2009~2013年半年尺度重力复测资料,利用扣除半年和年周期获得的重力年变率反演计算华北地区地下物质密度变化。结果显示,华北地区总体上呈现东、西两侧的山西地区和渤海湾盆地为负变化,中间地带的华北平原表现为正变化,揭示了华北平原中下地壳因两侧膨胀和岩石圈热物质上涌而使物质处于压缩状态。     

宜川-泰安剖面重力异常与构造意义

利用宜川-泰安剖面高精度重力观测和GPS数据测量结果,对观测数据进行各项改正和处理,得到剖面的布格重力异常,并采用高斯低通滤波获得剩余重力异常。以诸城-宜川深地震测深（DSS）速度剖面为约束,对沿该剖面得到的高精度布格重力异常数据进行拟合,获得剖面地壳密度结构。结果表明,趋势异常主要反映该剖面地壳厚度的变化,太行山重力梯级带是地壳厚度的陡变带。结合前人相关研究,对剩余重力异常结合剖面经过的隆起、凹陷等地质问题进行讨论,进一步揭示出,剩余重力异常主要反映浅部地质构造和低密度地质体,剩余重力异常与地质构造不仅具有良好的对应关系, 而且其幅值能体现地质体的基本特征,比布格重力异常反映得更清晰、更细致。     

数字压力式水位仪观测误差与测试方法

数字压力式水位仪误差来源于压力测量误差、水密度取值误差和重力加速度取值误差，其中后两者引起的误差与水柱高度有关。对我国地震井水位观测网的水密度和重力加速度取值误差进行分析，大部分观测井水密度和重力加速度取值误差引起的水位观测误差基本上可以忽略。为了减少仪器的观测误差，水位传感器投放深度不宜过深，水位观测井筒水温不宜过高。对于个别矿化度大、富气泡的观测井和水温较高的非自流井，密度影响不容忽视。最后，对近几年来招标采购的水位仪器的测试情况进行总结，认为采用压力输入法与模拟井孔法相结合来测试压力式水位仪器的观测误差更为科学和准确。     

三峡库首区重复重力资料的小波分解与构造活动

对三峡库首区1989年8月以来的重力观测资料进行了小波分解。对分解结果的主要特征进行了描述，并结合三峡库首区的构造活动特征对分解结果进行了解释：三峡地区的重力变化主要集中在一阶小波分解细节中，说明三峡地区的重力场变化主要是由浅层物质密度变化引起的。对1997年8月10日测网右侧附近发生的Ms3．7地震与重力小波分解结果的关系进行了讨论。     

国家现代测绘基准体系基础设施建设一期工程绝对重力观测

介绍了2013~2014年使用A10/028和FG5/214两台绝对重力仪在国家现代测绘基准体系基础设施建设一期工程中绝对重力观测的情况,并对观测结果进行分析。结果显示,两台绝对重力仪观测结果精度及较差都在5 μGal以内,满足高精度重力基准建设的技术要求;A10/028具有一定的野外观测适应性,FG5/214对重力细微变化信号的捕获具有优势,两台绝对重力仪同期观测对于提高观测结果的可靠性和准确度具有积极的作用。     

地壳孕震过程的重力变化研究

根据多孔介质中的力学理论,推导了在地壳中存在微孔洞时介质的应力应变本构关系的表示公式,讨论了描述地壳中空洞形成过程的孕震模型参数,讨论了孕震模型参数的变化与地壳介质状态的变化和地面重力变化的关系,并根据乘法分解理论推导了孕震过程计算重力变化的弹塑性递推计算方法,并采用GTN模型进行了数值模拟.在此基础上,将数值模拟结果与发生在1996年云南丽江Ms=7.0地震前后的重力变化进行了对比分析,讨论了微孔洞的形成过程与地面重力变化的关系,较合理地解释了丽江Ms7.0地震前后的重力变化过程.     

灯塔M5.1地震震前重力变化特征研究

利用辽中南地区2011~2013年流动重力观测资料,深入分析研究2013年灯塔M5.1地震震前的重力空间演化特征及变化机理,结果表明:1)辽中南地区重力场异常变化与灯塔M5.1地震在时空上具有很好的对应性;2)震前1 a重力场四象限特征明显,震前0.5 a出现50μGal的正负反向变化,并伴有重力变化高梯度带,重力点值时序上升和下降趋势明显,重力剖面呈剧烈的上升-下降波动变化;3)结合2011~2012年重力变化背景场和区域地质构造分析认为,灯塔地震可能是由辽中南地区地壳深部物质迁移和地壳构造运动共同作用引起。     

CG-5重力仪格值系数对重力数据处理的影响

以南天山重力测网内的3个绝对重力点作为平差基准，利用2015~2016年的流动重力观测资料对两台CG-5重力仪进行实测标定，并对实测标定前后的重力网平差结果进行比较。结果显示，实测标定的格值系数与基线场的标定结果差异较大，利用实测标定值得到的平差精度明显高于标定前，利用带有误差的格值系数进行平差计算会引入额外的系统误差；差分重力变化结果显示，标定后的重力变化量级明显减小。由此表明，利用测网实测数据标定重力仪的格值系数可以有效减弱格值系数误差对平差结果的影响，有利于消除重力场变化结果的虚假信息。     

宁夏几次中强地震与重力变化特征

对宁夏地震重力测网１９８７年以来的野外观测数据进行了统一平差处理和精度评定。给出了判断重力非潮汐异常的标准，并对各期重力平差资料进行了判别。结果表明：宁夏境内中强地震前１年内可观测到重力异常变化，异常特征是正异常，且地震发生在重力变化等值线密集带的一侧或高重力变化腹地     

雷琼地区重力场动态变化特征研究

基于2016年以来雷州半岛-海南岛陆地区（以下简称雷琼地区）的流动重力资料,对2017年下半年前后的联测资料采用不同的平差方法进行处理。将湛江和琼中2个绝对重力点作为雷琼测网基准,研究2016年以来雷琼地区重力场动态变化特征。重点研究2018-03-20广东阳江4.2级地震、2019-03-05广东雷州4.1级地震、2019-08-20海南三亚4.2级地震和2019-10-12广西北流5.2级地震震前区域重力场差分和累积动态变化。研究结果表明,除广东雷州4.1级地震外,其他3个地震震前在震中附近地区均存在重力场变化异常,表明在测网网格距和数据处理方法合理的情况下,对于4~5级地震,区域重力场在震前可能存在一定异常反应。     

基于能量守恒方法的重力场反演快速异构并行算法

在利用卫星跟踪卫星资料解算重力场模型位系数时,其海量观测数据处理以及大型方程组解算过程存在计算效率低下、对平台硬件要求高等问题。针对以上问题,提出一种基于能量守恒方法的重力场反演快速异构并行算法,基于CUDA 在GPU端实现并行计算设计矩阵,结合MKL库与分区平差法、预处理共轭梯度法在CPU端完成低内存消耗下的法方程快速构建与求解,实现重力场模型反演的异构并行计算。运用该算法处理GRACE-FO卫星2020-01-01～06-30期间观测数据,反演获得120阶重力场模型GM-GraceFO2020h;与现有模型以及算法对比分析表明,该算法所得模型与现有GRACE重力场模型精度相当,且相较于传统的串行算法,反演耗时减少98.479%,内存消耗减小1个数量级。