应用Slepian局部谱方法解算中国大陆重力场球谐模型

根据经典的球谐函数方法,为满足正交化要求,观测数据需要覆盖整个球面,而对于地表局部测量数据,则无法应用球谐方法解算重力场模型。针对此问题,采用Slepian局部谱分析方法解算中国大陆范围内的实测重力场变化数据,并以GOCE卫星球谐函数解作为已知模型,评估由于实际陆地重力测点的非均匀分布对球谐函数解的误差影响。通过计算多个阶次中国大陆局部范围的Slepian基函数分布;采用GOCE卫星获得重力场模型的前72阶球谐系数作为已知结果,评价实际测点非均匀分布的解算有效性,并针对中国大陆地区采用Slepian基函数进行解算,通过模型对比选择最优截段项数;针对2005—2008年中国大陆地区流动重力测量获得的重力场变化信号进行解算,获得了72阶重力场变化模型。     

陕渝黔桂1800km超长探测剖面重力异常场特征及深部地壳结构探榷

通过对跨越华北克拉通、秦岭造山带、扬子克拉通几大地质构造单元的,北起陕西榆林经秦岭过重庆鱼泉、贵州贵阳并向南到广西凭祥全长1810km超长重力探测剖面的数据进行处理分析和解释,构建了沿剖面的二维地壳密度结构模型,并详细分析了沿剖面壳内各界面与Moho界面展布的深部结构和构造特征、构划出了该剖面的深部断裂分布,探讨了剖面辖区跨越的克拉通、造山带、接触带或耦合带等一系列的区域构造的差异,同时对其可能的地质构造含义进行初步了解释,以期能对深化认识该剖面跨越地区的地壳结构、构造单元划分及动力学等研究,提供相关重力场的依据.     

南北地震带南段地壳厚度重震联合最优化反演

重力反演方法是研究地壳结构和物性界面起伏的有效地球物理手段之一.本文收集了南北地震带南段67个已有的固定台站接收函数反演的Moho面深度结果,并使用基于EGM2008重力异常模型计算的布格重力异常,验证了本文提出的重震联合密度界面反演方法的有效性.利用接收函数对台站下方Moho面深度估计作为先验约束,定义了一类评价函数,通过对重力反演算法中尺度因子,平移因子和稳定性因子的最优选择,最小化重力反演结果与接收函数模型之间的差异.结果表明,本文提出的方法,可以有效地同化不同地球物理方法获得的反演模型,且通过重震联合反演可以改进由于对空间分布不均匀的接收函数结果插值可能而引起的误差.本文还通过引入Crust1.0的Moho面深度为初值,同时考虑地壳密度的横向不均匀分布,通过模型之间的联合反演有效改善了地球物理反演模型间的不一致性问题.本文反演得到的最优化Moho面深度模型与已知67个台站位置接收函数模型之间的标准差约1.9km,小于Crust1.0与接收函数结果模型之间标准差为3.73km的统计结果.本文研究结果对于同化重震反演结果、精化地壳密度界面模型,都具有十分重要的参考意义.     

中国大陆西部重力场变化与强震危险性关系

本文基于中国大陆西部流动重力测量获得的区域重力场变化数据, 尝试对其进行多种位场变换, 在一定空间尺度约束下定义了6种区域重力场变化指标量. 在此基础上, 以中国大陆2002年、 2005年和2008年等3期数据为研究对象, 计算并统计了中国大陆西部M_S≥6.0地震震中位置处震前重力场变化及各种导出参数值, 尝试初步构建以地震预报为目的的地震重力学科指标体系参数. 研究结果表明, 震前区域重力场变化与地震发生位置没有显著的统计关系, 但是重力场变化的垂直梯度和解析信号模量具有一定的地震预报意义, 适合作为地震前兆异常使用.      

蒙古中部剖面重力异常研究

在蒙古中部106°E附近布设一条南北走向的重力剖面,首次获得该地区精确的实测重力值,经过数据预处理和改正计算,得到剖面重力异常结果。分析表明,剖面自由空气异常和地形有很强的相关性|剖面布格重力异常变化总体较为平缓,只在戈壁-阿尔泰-曼达尔戈壁加里东区带(GAB)和哈拉加里东区带（HRB）附近发生相对较快的变化,推测这两个区域可能存在较明显的深部构造变化|在蒙古-鄂霍兹克造山带附近,并未发现与板块缝合带相对应的重力异常变化|剖面均衡重力异常以负值为主,多数地区地壳未达到重力均衡状态,剖面附近地震活动和均衡重力异常之间的关系与中国南北地震带北段相关研究结果类似。     

白家疃台重力非潮汐量对比分析及地震动事件提取

北京国家地球观象台(白家疃台)在“十五”改造后,布设了一台gPhone重力仪(原PET031)记录重力固体潮,该仪器自2008年起持续稳定工作:台站原有大地动力TRG-1型潮汐记录重力仪(#804),自20世纪80年代以来持续稳定工作,具有稳定良好的重力固体潮观测记录.     

多网重力数据联合平差和系统误差改正

华北地区现行的地震重力监测网由于独立联测, 自成体系, 绝对控制点较少, 获得的重力场动态变化图像在绝对控制较弱的地区会产生畸变, 也不能有效的消除仪器标定系统所引起的测量误差。 本文以华北大网作为控制网, 结合绝对重力点进行联合平差计算, 使各省区地震重力监测网平差精度提高了(0~4)×10^-8 m/s², 平差起算基准相统一, 绝对控制较弱的地区畸变减小。 采用相关系数检验法, 对华北地区各省区地震重力监测网2010年二期重力平差计算结果进行检验, 部分重力点位系统误差高达60×10^-8 m/s², 经过系统误差改正后, 重力场动态变化趋于一致。 经过各项改正后, 华北地区2010年重力场动态差分图像对地震前兆具有更好的反映。     

中国大陆重力场非潮汐时空变化特征的初步分析

本文基于Tsoft软件在潮汐数据预处理中的应用,采用Tsoft数据预处理软件和别尔采夫滤波相结合方法,提取了覆盖中国大陆28个重力固体潮台站连续观测数据的非潮汐分量.对各台站2008～2011年的连续数据,进行了缺失数据补接、地震动事件提取和去除非线性漂移等预处理工作,并通过滤波提取固体潮非潮汐分量.结果表明:除在贵阳、勐腊和十堰3个原始数据质量较差的台站外,其它台站观测数据应用本文方法均取得良好的结果.在此基础上,对处理结果采用滑动平均,将非潮汐分量结果的月均值与GRACE卫星和CMAP降水记录的月采样数据进行对比,结果显示了地表降水同重力变化具有一定相关性特征.此外,基于Tsoft软件的分段曲线漂移拟合能有效去除原始数据中的漂移.     

震前重力场变化质源体边界和危险区划定方法研究

在我国大陆开展的流动重力重复观测是监测地震前兆异常的主要技术手段之一。 对大地震前流动重力场观测资料研究结果表明, 区域性持续的重力场增加和减少与大地震发生有显著关系。 目前, 区域重力场变化监测已经成为一种常规前兆观测技术手段。 本文首先从三维倾斜台阶模型入手, 计算了理论重力异常, 并对异常进行变换, 找到了一种可以更好刻画其场源边界的方法, 并进一步应用空间相关系数法进行异常特征分析, 得到了从概率意义上估计危险区的方法。 最后, 本文尝试运用此方法对青藏高原东缘地区1998—2005年的四期流动重力测网资料进行处理和分析。 应用本文提出的异常处理技术, 可有效地圈定异常梯级带位置, 确定质源体边界形态, 并可以联合背景重力异常场等其他资料, 给出危险区发震概率的空间估计, 分析结果在年度震情会商中可以有效地对地震危险区的划定提供技术支持。     

GRACE卫星观测到的与汶川Ms8.0地震有关的重力变化

利用GRACE卫星重力资料,计算了中国大陆及周边的卫星重力时变场和地表密度变化分布,获取了具有代表性的点位区域的每月重力变化时间序列.同时获得了WUSH、LHAS、KUNM、LUZH站相对于区域参考框架的GPS位移时间序列.卫星重力观测结果显示喜马拉雅弧形带的重力在2004年苏门答腊M_w9.3地震后快速下降, 2006~2008年尤为明显,西域地块西北边界带上震后重力下降也较为显著;而沿青藏高原北至东边界2007年出现明显的重力上升沿构造边界的弧形分布,且2008年南北地震带中南段重力上升变化显著.这些苏门答腊地震后的重力变化趋势到汶川地震发生后才开始改变.GPS位移结果显示四个台站均记录到苏门答腊大地震的同震信号,震后WUSH、LHAS、KUNM站水平位移向量出现明显的运动趋势改变,且一直持续到2008年汶川M_s8.0地震的发生.GRACE卫星揭示的青藏高原及周边地表质量的变化为解释汶川地震的动力机制提供了新的观测途径和资料.本文结合区域构造运动的特点和GPS位移,对GRACE观测的时变重力场特征及汶川地震的动力机制进行了初步解释和讨论.