全地幔三维异常密度的联合反演

由Hager(1981)提出的,叶正仁(1989)进一步发展的传播矩阵方法,提供了一种运用地球重力位、板块运动速度资料来探求地幔内部横向不均匀性的一条途径.但由于地球重力位、板块运动速度资料均是二维资料,故仅运用上述两种资料来反演三维异常密度会导致反演结果很强的不唯一性、不稳定性.作为80年代地球物理学最富有成效的成果之一就是利用地震P 波和S波的层析技术,提供了上、下地幔三维异常速度分布,从而为地球物理及地球动力学的研究提供了最新的先验知识.把传播矩阵方法、粘滞损耗最小原理运用于全地幔对流的地球动力学模型,并同时把长波地形起伏、板块运动速度、重力位资料以及傅容珊根据地震层析结果所合成的全地幔三维异常密度作为约束条件,联合反演全地幔的三维异常密度结构.计算结果显示:(1)从计算所及的密度横切剖面来看,至少在250—670km 深度范围内异常密度的高低与地表构造有一定的相关性:即全球的大部分发散边界和相当部分的大陆分别对应低异常密度区和高异常密度区,地幔的异常密度数值在1500km 深度附近达到最小.(2)从计算所得的密度纵切剖面来看,对应太平洋中脊、印度洋中脊、红海及亚丁湾地区,低密度的异常区从地表一直延伸到核一幔边界,不过太平洋中脊相对明显.除上述区域外全地幔的异常密度基本上(按数值大小及正负)分三层.     

地球固体内核平动振荡的研究和检测

系统介绍了有关Slichter模的理论模拟及其超导重力观测检测的进展。地球固态内核的平动振荡是地球的基本简正模之一,又称Slichter模,以重力作为主要恢复力,其本征周期大约为几个小时。从理论模拟结果看,Slichter模的本征周期对于ICB密度差最为敏感,而ICB附近外核流体的粘滞性、内外核之间的过渡层以及Lorentz力等因素对周期的影响很小,Slichter模的研究和检测为了解地球中心附近的密度结构提供重要的信息。     

地幔对流拖曳力对中国大陆岩石层变形的影响

采用较为符合实际岩石层变形的非线性幂指数本构关系,基于ANSYS有限元平台, 模拟了近20万年来中国大陆地区地表运动及演化过程,探讨了印度板块挤压作用和地幔对流拖曳力各自对于中国大陆地区地表形变运动格局的影响.模拟结果与观测数据的比较表明：在印度板块的挤压和地幔拖曳力联合作用下,中国及东亚大陆岩石层运动形变模式能够和现代GPS观测有较好的吻合; 印度大陆和欧亚大陆的碰撞以及印度大陆的持续向北推进、挤压所产生的应力环境,一直主导了以青藏高原为核心的我国西部地域岩石圈构造、运动和演化,但其影响随着远离青藏高原地区而逐渐变小;地幔对流产生的作用于岩石层底部的拖曳力是中国大陆（特别是远离碰撞带）岩石层运动构造变形的重要驱动力.然而在构造复杂和东部靠近太平洋板块的区域,模型预测结果和GPS观测还存在一定的差距,这说明在未来的中国大陆岩石层变形运动的数值模拟中,应当采用更为复杂的构造模型和驱动力因素.     

震后短期和长期形变模拟-以1960年智利MＷ9.5地震为例ca

以1960年5月智利瓦尔迪维亚（Valdivia）MＷ9.5地震为例分析震后不同时期的形变,实现了以Burgers体为粘弹介质模型来模拟震后粘弹松弛效应有限元数值模拟. 计算结果表明,该粘弹介质模型可以模拟地震引起的瞬时同震弹性响应及震后粘弹松弛的短期和长期响应.由1960智利MＷ9.5地震震后模拟的应变率显示以Burgers体为粘弹介质模型可以解决Maxwell体在模拟震后短期和长期形变不协调问题.      

大尺度断层活动性数值模拟及地震学类比

本文建立了大尺度断层（100～1000 km）的二维模型,利用ANSYS有限元软件平台,采用接触模式,模拟了百年时间尺度走滑断层的位错运动.结果表明,不同的断层力学参数,特别在断层强度非均匀分布的状态下,断层位错运动存在明显的非均匀时、空分布的特征.然而,不同模型的断层位错运动还显示出一些共同的特征,即断层位错运动表现为闭锁期、准静态预滑期和瞬间滑动,以及与之相应的应力（应变）的积累、调整和释放等等.这些结果也与实验室内小尺度的岩石物理实验相类似.与此同时,模拟结果与实际地震活动表现出的重复性和准周期特征较为相似.模拟发现,对于参数分布较为复杂的断层模型,其数值模拟提示的地震过程相对复杂得多.对于一个近尺度近1000 km,在接触面上设置了两个剪切强度相对较大区域的断层模型而言,模拟对应地震活动显示,其模拟地震断层位错分段发生,其高强度的区域基本控制了断层的地震位错运动.整个断层的模拟地震位错呈现出了地震触发、震中迁移、大震重复等与实际地震活动性相似的特征.     

综合近震及远震波形反演2006文安地震(Mw5.1)的震源机制解

2006年7月4日,在距离北京100 km左右的文安地区,发生了M_w=5.1级地震,引起了北京地区的强烈震感.为了更好的认识区域构造,我们利用近震及远震波形反演的方法得到了此次文安地震的震源机制.选择了北京数字地震台网的9个地震台,震中距小于600 km,台站的方位角覆盖较好.为了更好地利用信号相对较弱的P波信号,对于一个地震记录,本文分别截取出P波和面波两个部分,分别给予不同的权重进行反演,结合格点搜索的方法,得到了与记录P波及面波三分量对应较好的地震的方位角、倾角和滑移角.同时考虑到北京西北地区地壳较厚,本文在利用F-K方法计算近震理论波形的时候,对不同的方位角,采用了不同的地壳速度模型.随后结合远震信号中的直达P、pP、sP波形得到了分辨率较高的地震震源深度.反演结果表明,此次文安地震是一个较为典型的走滑型地震,方位角为210°,倾角80°,滑移角-150°,地震的深度为14~15 km,地震的震级为(M_w=5.1).反演结果与断层的几何分布、余震分布及北京地区北北东向应力场有很好的一致性.     

Modeling transient and long-term postseismic deformation: A case study of 1995 M W9.5 Chile earthquake

In this paper, we firstly use finite element method (FEM) with Burgers model to simulate the postseismic viscoe-lastic relaxation taking 1960 Chile earthquake as an example. The postseismic deformation modeled with Burgers model includes co-seismic deformation, transient postseismic deformation and long-term postseismic deformation. So if we apply Burgers model to calculate postseismic deformation of 1960 Chile earthquake, there is no discrep-ancy phenomenon due to different durations of postseismic deformations that happens in Maxwell model.     

利用Moho面起伏及地表地形数据反演岩石圈有效弹性厚度的莫霍地形导纳法(MDDF)

区域岩石圈有效弹性厚度T_e的确定对认识其力学性质及演化等动力学问题具有重要意义.长期以来,大陆地区有效弹性厚度的确定一直存在着争议.尽管Pérez-Gussinyé等2004年的研究消除了不同方法(自由空气导纳法和布格相关法)之间的分歧,但其确定有效弹性厚度的误差仍然非常大.本文提出了利用Moho面起伏及地表地形反演岩石圈有效弹性厚度的Moho地形导纳法(MDDF),并利用合成的地表地形和Moho面起伏模型验证了该方法的可行性.结果表明,与传统的重力地形导纳法相比,使用Moho地形导纳法(MDDF)反演岩石圈有效弹性厚度,能较好地提高反演精度.     

中国岩石层底面地幔对流状态的探讨

本文应用卫星测量地球重力场的球谐函数系数和地幔流体力学方程,计算了中国地区岩石层下的地幔对流状态。计算中选用了三种不同的模式:模式Ⅰ,完全场（2-30阶）;模式Ⅱ,高阶场（13-25阶）;模式ⅢI,低阶场（4-18阶）。其目的是探求一种与我国地质和地球物理实测资料相符合的最佳模式。考虑到岩石层厚度与所假定的地幔对流区厚度相比是很薄的,因而可以把地幔流对岩石层底面产生的拖曳力近似地看作岩石层内构造力。将上述三个模式分别与中国及邻区的131个地震（1961-1977,M≥5）震源机制解和近代地质构造形变等资料进行比较。结果表明,模式Ⅰ与我国大多数地区的实测资料符合得最好,该模式所显示的地幔对流特征与相应各地区近代构造运动特点相符。模式Ⅰ为探讨近代构造运动的力源问题,提供了新的线索。