断层向错引起的地表重力变化研究

利用三维角点法以及空间物体旋转的几何变换理论,建立断层向错与地表重力变化的关系,并进行数值模拟计算。选取断层下盘左端点为旋转基点,分析断层埋深和倾角对其向错引起的重力变化的影响。结果表明,断层向错引起的重力变化与断层埋深有明显的相关性,在W1、W2、W3向错模式下,重力变化均表现为随断层深度增加而逐渐衰减;重力变化对断层倾角有着不同的响应。断层运动产生的重力变化空间分布特征与断层的向错模式以及旋转基点的选择有关。     

利用GRACE卫星数据提取苏门答腊地震同震和震后重力变化

基于GRACE重力卫星数据,采用P3M6去相关滤波技术、350 km半径的高斯平滑技术与差分方法,提取2004年苏门答腊Mw9.3地震的同震和震后重力场时空演化过程。该地震断层下盘同震重力变化达到4.6 μGal,上盘同震重力变化最大值为-8.3 μGal,该结果与球体位错理论计算结果在量级和分布形态上具有较好的一致性。震后7 a断层下盘重力变化累计达到5.6 μGal,超过同震变化信号|而断层上盘震后重力变化只有0.6 μGal,仅为同震变化信号的11%。该现象表明,断层下盘所在海洋地层的粘滞性较低,地层相对柔软,其地层在震后由于较大的粘滞性松弛效应而持续变形,并伴随较大的重力变化|而断层上盘所在的地层接近陆地地壳特性,地层相对脆硬,震后受地层的粘滞性响应而导致的重力变化相对较小。     

火山地区重力场变化的数值模拟

推导了火山活动引起的重力变化与地面三维位移场变化的表达公式，讨论了火山活动引起重力场变化的时空分布特征。根据火山活动的特点，采用张开型矩形位错理论模型对火山活动过程引起的地面重力场变化进行了数值模拟，并对一些火山地区观测到的重力变化进行理论解释。     

缔合勒让德函数的解析表达式研究

把任意n阶m次缔合勒让德函数Pmn(cosθ)表示为系数E(k)与角度(n－2k)θ的正弦或余弦乘积之和,k的取值范围是0到int\[n/2\]。当缔合勒让德函数的次小于等于2时,其系数E(k)可利用P0n(cosθ)展开式的系数来表示|否则,其将是几个数组的线性组合。本文给出的解析表达式有助于理解勒让德函数的特性及证明。     

鲜水河断裂运动引起地表形变的向-位错模型模拟

基于三维向错理论模拟倾角为60°的矩形断层在转动角不同量级和形式下引起的地表形变,分析断层转动对地表形变大小及空间分布的影响。利用向-位错模型,采用数值方法模拟鲜水河断裂带断层滑动与转动引起的地表形变,并与扣除趋势项的2009~2015年的GPS实测结果进行对比。研究表明：1）转动角大小与断层向错引起的地表位移场大小呈正比关系,位移场方向不变,转动方向不同时,地表位移场方向随之改变,大小不变,且断层附近地表位移场影响较大;2）基于向-位错组合模型对鲜水河断裂带模拟结果与GPS结果在大小和方向上均具有较好的一致性;3）鲜水河断裂带表现出一定的旋转特性,存在明显的分段差异性,具有一定的转换构造样式。     

智利MW8.8地震重力变化的GRACE观测与构造活动分析

利用GRACE重力卫星数据获取智利地区长期重力变化，提取特征点重力变化时间序列，分析2010 年智利MW8.8地震震前、同震及震后的重力变化，并将GRACE观测到的同震重力变化与球体位错理论模拟结果进行对比分析。结果表明，地震造成发震断层上、下盘显著的重力正负变化；特征点重力变化时序均清晰地揭示出地震造成的重力变化跃迁现象及震后3个强余震的异常信号，特别是震源域特征点重力在地震前2007~2010年呈现出“减小-增加-减小-增加-发震”的变化特征；GRACE观测到的同震重力变化与球体位错理论模拟结果在量级和分布形态上具有较好的一致性；地震不同阶段发震断层两盘重力变化亦有所差异，且受震后地层粘滞性效应影响，发震断层邻域重力变化呈持续性正负变化趋势。     

断层相互作用的模拟研究

以库仑破裂应力变化计算为基础，研究断层的相互作用。从震源断层和投影断层两个角度出发，研究5种地震断层模型分别描述地震断层和投影断层时库仑破裂应力变化的分布特征，分析震源断层以及投影断层的不同滑动机制对库仑破裂应力变化分布的影响。分析发现，断层的相互作用与断层的滑动机制关系密切；走滑断层还与其左右旋有一定关系；除斜滑断层外，其他断层之间的相互作用呈现一定的对称关系。     

格仁错断裂现今地壳运动特征的InSAR监测与分析

基于干涉合成孔径雷达（InSAR）技术,获得格仁错断裂高空间分辨率的地壳形变速度场,并以此为约束,利用深浅部震间断层位错模型反演断层面上的滑移速率与闭锁深度。结果表明,格仁错断裂性质为右旋走滑,断层两侧存在差异运动,断层上的差异运动自西向东逐渐减弱;InSAR变形结果与GPS观测结果高度一致,远场LOS向最大形变差异达4 mm/a;研究区域内断层剖面分析结果显示,格仁错断层两侧地壳形变差异最大,是区域内控制长波长信号的主断层;格仁错断层面滑动分布不均匀,滑动速率约为2～6 mm/a,断裂西北段滑动速率小于东南段。闭锁程度较高的区域主要位于当惹雍错与孜桂错之间,该地区存在较高的强震危险性。     

2015阿拉善左旗Ms5.8地震区布格重力异常及归一化总梯度的构造意义

分析阿拉善左旗Ms5.8地震区区域布格重力异常与断裂带的展布关系,并重点利用苏海图-平罗-鄂托克旗实测剖面,计算得到较为精细的剖面布格重力异常和布格重力异常归一化总梯度（简称G^H）图像。剖面结果分析表明：1）区域主要活动断裂均对应G^H等值线的条带或切分局部区,这些部位一般显示强变形特征,如巴彦乌拉山山前断裂(F1)或阿拉善块体东南边界与约10 km宽、延伸约30 km深的西倾高G^H变化带一致| 2) 阿拉善左旗Ms5.8地震的发震构造不是磴口-本井断裂(F3),但受F3控制|3) 银川-平罗断裂(F6)为平罗8.0地震的发震构造,震源深度约15 km。     

活动断层运动的重力场反演

阐述了断层错动引起地表重力变化的基本原理 ,给出了弹性半无限空间点源位错到矩形位错引起的重力变化的基本解析式 ,并将结论推广到多个断层。介绍了利用重力变化反演断层运动的基本思路。以滇西实验场作为应用实例 ,对 1996年 2月丽江 7.1级地震发生前后场区内的活动断层运动进行了演算 ,给出了断层位移解 ,并与已有资料相比较 ,结果基本一致 ,但误差分析结果表明本文位错模型还有待于改善。     

绝对重力仪测量有效高度确定

在重力梯度已知的情况下,认为按照四阶模型得到的重力值为起始高度z=0处的重力值。在被测点重力梯度未知的情况下,推导了一组简单公式用于计算绝对重力仪测量有效高度,该公式适用于初始位置以及初始速度均不为0的情况。用该方法得到的有效高度将计算的100个重力值归算到起始点,精度在1 μGal以内。     

三峡库首区河长坡降指标及其地质构造意义

利用数字高程数据和空间分析方法,提取三峡库首区长江支流的河长坡降指标（SL）以及标准化坡降指标（SL/K）,对该区构造活动进行分析。结果显示,研究区水系发育主要受断裂构造、地层岩性和新构造运动的影响,在空间上存在一定差异性,说明研究区构造活动存在区域性差异。在不同岩性地区,特别是三叠系地层区,水系响应较为明显,这与地层的抗水流侵蚀强度有关。该区水系发育受断裂构造控制作用较小,但受新构造抬升影响较大。     

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针对一般倾角的走滑/倾滑位移理论公式的改进

对Savage走滑位移公式加以改进,使其在反映走滑断层特征的基础上包含断层的倾角信息,体现断层倾角对地表位移的影响。当断层不是直立时,结论如下：1）震间形变曲线的中心不在断层出露地表处,而在断层闭锁与滑动分界线在地表的投影处|2）断层倾角δ、断层闭锁深度d之间存在几何关系：tanδ=d/doffset|3）由于同震沿断层面破裂,其位置与震间形变曲线中心不一致,导致同震时上下盘位移不对称。此改进同样适用于倾滑断层。     

郯庐断裂带中南段重磁特征与深部构造

郯庐断裂带是中国东部地球物理场的分界线。它在磁场上呈现出一条NNE向线性正磁异常带，它的重力场特征表现为规模较大的布格重力异常梯度带。在断裂带的两侧，其区域磁场、区域重力场无论是场值大小，还是异常规模以及各异常的展布形态等诸方面都具有明显的区别。地球物理特征揭示郯庐断裂带深部构造，为研究重点矿产分布规律及地震灾害预报具有重要的实际意义。     

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顾及垂直形变速率影响的茅山地区重力场变化

利用CORS获得的垂直形变速率，对CG-5测得的重力变化进行布格梯度改正，绘制茅山断裂带周边真实的区域重力场，并分析其变化。选取茅山断裂带附近18个相对重力点进行同步GPS-RTK测量，将测量数据进行对比分析，并将GPS所测高程变化量作为重力值归算依据；以2014年重力值为基准，将2016～2017年3期重力测量值进行梯度变化修正，绘制重力场异常等值线图，并对茅山断裂带重力场异常变化进行研究。结果表明，将未进行高程修正前的重力场差分图与修正后的进行对比，其形态发生较大变化，高梯度区域和零值线方向均发生改变。该研究成果对依据差分变化趋势判定年度异常区具有重要意义。