卫星重力测量数据反演中国西部地壳水平运动速率

在固定的坐标系下,讨论了直立长方体水平运动与其外部的重力场变化之间的关系,建立了地壳水平运动与地球外部重力场变化的数学模型。根据此模型,并参考直立长方体大小以及地形等因素,用2003～2008年GRACE(Gravity Recovery And Climate Experiment)卫星数据计算地球外部重力场变化,基于PSO算法(ParticleSwarm Optimization Algorithm)反演中国西部地区地壳水平运动速率。反演结果表明:中国西部地壳水平运动具有整体由南向北、且伴有向东运动的特征;地壳水平运动表现为不均匀,除昆明区域(地壳由北向南运动)外,在南北方向上地壳水平运动速率具有从南向北逐渐递减的趋势。青藏高原南北方向运动速率为10～35 mm/a,东西方向运动速率1～25 mm/a;塔里木盆地南北方向运动速率5～15 mm/a,东西方向运动速率4～7 mm/a。     

遗传算法反演龙门山断裂带断层三维滑动参数研究

利用位错理论模型将遗传算法运用于断层三维滑动参数反演问题的求解,采用川西地区2004—2007年GPS观测数据对龙门山断裂带主要断层的三维滑动速率进行计算分析。结果表明:反演结果在量值上整体较小,与地质结果具有较好的一致性,走滑分量︱U1︱<3.2 mm/a,倾滑分量︱U2︱<1.54 mm/a,张开分量︱U3︱<2.5mm/a,低滑动速率反映断层的闭锁及应力的积累及大地震发生的危险性;局部分量较地质结果偏大,反映实测GPS数据反演结果体现的是断层实时活动状态;遗传算法的全局收敛、不依赖初值等优点使结果更加稳定,而张开分量显示局部不规律性,表现出各子断层空间活动不均匀性。     

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。     

青藏高原北部地区长期质量变化研究

针对青藏高原内陆地区存在的大范围未被合理解释的正质量变化信号问题,本文利用GRACE卫星观测资料定量研究了青藏高原北部地区2002—2015年间的地表质量变化趋势,并与水文模式和降水资料进行了比较分析。GRACE结果表明青藏高原北部地区存在等效水高为0.41cm/a的长期质量变化,水文模式得到的结果为0.12cm/a。长期信号显示两者虽在空间分布上存在较大差别,但在区域内具有相近极大值,且正信号均向研究区域的东南方向外延,体现出了较好的一致性。GRACE结果的周年振幅是水文模式的23%,这说明在研究区域内呈周期变化的土壤水信号并非是GRACE的优势信号,即水文模式无法给该研究区域质量长期变化以合理解释。此外,青藏高原北部地区的水文模式结果受降水影响较大。     

矩形断层向-位错引起的空间重力变化

针对位错理论难以解释断层面之间的旋转转动的问题,该文基于子断层叠加法,利用经典点源位错理论,得出了矩形断层向-位错引起的空间重力变化。利用C++语言编制了弹性半空间中的矩形断层向-位错正演程序,模拟计算并分析了倾角为90°的矩形断层滑动和转动引起的空间重力变化的分布特征。数值模拟结果显示:断层运动引起的空间重力变化与断层的滑动和转动量大小及断层产状有关,断层滑动和转动越大,引起的地表变形范围和量值就越大;断层转动引起的重力变化大小与断层埋深成反关系,即断层埋深越大,相应的重力变化量值就越小;宏观上,矩形断层位错运动引起的重力变化呈近似对称的特征,而断层向错打破了重力变化图像的对称性。     

泾阳5.2级地震的前兆异常

研究了泾阳5.2级地震前的地壳形变、地下水化学参数、地震分布图象和地震波速比的变化特征,结果表明,在震前该区地壳形变、地下流体和地震活动表现出长期、中期和短期的不同特征,具有一定的前兆异常,作出地震预测是可能的。     

永登5.8级地震前后的重力场动态图像特征研究

对北祁连河西地区１９９２～１９９７年的重力资料进行了处理分析,从动态的观点研究了永登地震前后重力场的图像演化特征。结果表明：①重力场动态图像较清晰地反映了本区重力场由永登地震孕育的非均匀态（１９９２～１９９４）—发震（１９９４～１９９５）—震后恢复（１９９５～１９９７）的演化过程;②重力变化与构造环境有关;永登地震前后重力场动态图像较好地反映了永登地震孕育、发生过程中断层的控震和发震构造活动引起的重力变化;③重力变化与所处的区域布格重力异常背景场有关;④重力动态图像较清晰地反映了本区重力场在地震孕育、发生过程的重力“源兆”和“场兆”特征。     

利用GPS资料研究区域地壳应力场变化与地震活动关系h

推导了地球内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变化速率来计算地球内应力场变化的边界元方法;最后,利用中国新疆伽师地区的GPS观测资料,对该地区地壳内的应力场变化进行了计算,并分析和讨论了该地区地壳内的局部应力场变化与地震活动和断层构造活动的关系．      

Hilbert-Huang变换与宽频带爆破信号的时频分析

利用小波变换、S变换、Wigner-ville分布(WVD)和Hilbert-Huang变换(HHT)对模拟信号进行时频分析并比较,结果表明基于经验模态分解的HHT具有更强的适应性,能较为准确地提取信号的时变特征。利用HHT对实际记录的宽频带爆破振动信号进行了时频分析,其结果较为准确地描述了信号的时变特征。