时变重力测量确定青藏高原地壳隆升与增厚速率

联合绝对重力和重力反演与气候实验卫星（gravity recovery and climate experiment,GRACE）重力多年观测数据,获得了青藏高原多个基准站区域的地壳垂直形变速率。研究结果表明,绝对重力呈明显的负变化,绝对重力和卫星重力的时变系统差也呈较一致的负值,鼎新（DXIN）、德令哈（DLHA）、西宁（XNIN）、拉萨（LHAS）和仲巴（XZZB）5个基准站的区域地壳垂直形变呈明显的隆升状态,即拉萨块体、祁连块体和阿拉善块体处于地壳隆升状态,隆升速率分别约为2.01±0.15 mm/a、1.88±0.19mm/a、1.91±0.10 mm/a。在印度板块和欧亚板块的双向挤压下,青藏高原的地壳在不断的隆升与增厚,平均隆升速率约为1.94±0.17 mm/a,平均增厚速率约为2.35±3.30 mm/a。     

关中地区断层形变异常与地震活动的关系

基于关中地区近20年的跨断层垂直形变资料,采用速率和异常强度模型对断层形变异常进行分析,进而研究关中地区地震与邻近构造带强震活动关系。结果显示：从断层活动速率、映震能力及异常强度分析,秦岭北麓断裂和麻街测站垂直活动大幅度剧烈,对三次强震及同震形变都有很好地反映,应对这两个区域地震危险性予以重视;形变异常强度大于等于0.55,时间上表现为中短期异常时,关中地区及相关联的构造带上一般有地震发生,可作为预测地震的指标之一;在1997—2010年,关中地区断层活动呈同步分时段的异常特征,与这一时期青藏高原第三次地震活动丛集高潮期符合,可能是西部地区地震活动的重要标志之一。     

武汉九峰地震台重力变化与地壳垂直形变分析

长期的重力变化和地壳形变观测是研究地下物质运动的重要手段。基于武汉九峰地震台2013—2020年的绝对重力和全球卫星导航系统（global navigation satellite system,GNSS）观测数据,计算了长期的重力与地壳垂直形变的变化趋势,并以1年、2年和3年的时间间隔分段,进行线性趋势拟合,分别获得不同时间段的绝对重力年变化率、地壳垂直形变速率以及对应的比值。研究结果表明,武汉九峰地震台长期的重力年变化率为0.479 9 μGal/a,地壳垂直形变速率为-1.2 mm/a, 两者的比值为-0.399 9 μGal/mm,与理论值存在一定的偏差,可能与该区域的地下水活动有关。将不同时间段的重力变化与地壳垂直形变的数据展布在一张图中,发现数据点离散分布在不同区域,由此可初步判断地下物质运动过程,为区域动力学机制解释提供参考。     

鄂尔多斯块体东北缘垂直形变速率等值线精度评定

为进一步分析并评定基于三角网提取的鄂尔多斯块体东北缘垂直形变速率等值线的精度,本文结合基于格网提取的同区域垂直形变速率等值线,分别从数字高程模型(Digital Elevation Model,简称DEM)建立与等值线提取两个角度对研究成果的精度进行对比分析,进而综合两个角度对两种方法提取的垂直形变速率等值线精度进行了差值比较。结果表明,在等值线基值与等值距都相同的条件下,研究区域垂直形变三角网的平均坡度较大,利用三角网提取的垂直形变速率等值线其精度相对较高。     

西藏冈底斯地区水系格局与新构造活动关系的遥感研究

运用RS和GIS技术,以青藏高原冈底斯地区遥感影像图的制作和水系格局详细解译为基础,结合冈底斯地区线性构造解译,分析了冈底斯地区水系的展布特征和活动构造对水系的控制作用,认为冈底斯地块在新近纪以来随青藏高原整体隆升的同时,区内断隆带和断陷带的隆升速率和强度又有显著差异; 伴随强烈的隆升过程,在地体内发育大量不同性质的近NS向断裂构造,冈底斯地区水系的分布和形态明显受该区新构造运动的控制。     

区域重力调查成果在江苏地区高精度水准测量改正中的适用性分析

本文分析了空间重力异常精度对水准测量高差重力异常改正的影响。在江苏两处试验区分别采用实测重力和布格异常数据库两种改正方法,计算测段重力异常改正值,对比两者间的差异。结果表明：未顾及地形起伏的实测重力点分布是导致两种改正方法改正值差异大的主要因素;地形起伏较大区域,水准线路出现转折或倾斜过大时,需加测重力,采用实测重力进行水准测量高差重力异常改正;平坦小区域内,利用布格异常数据库与实测重力进行水准测量高差重力异常改正的精度相当。     

鄂尔多斯块体东北缘近期地壳垂直形变监测

为深入分析并研究鄂尔多斯块体东北缘近期的地壳垂直形变趋势,基于区域中10条国家一等水准测量路线的共用水准点,通过分段平差计算其相应的高程平差值及垂直形变量,进而利用三角网法提取该地区的垂直形变速率等值线。通过效果图对比可知,近期鄂尔多斯块体东北缘呈现下沉的趋势,两个V型漏斗区分布于整个研究区域中部的南北两侧,南侧漏斗区的下沉速率较北侧偏大,这在一定程度上与该地区北高南低的地形走向大体一致。但对于V型漏斗区形成的具体原因还有待进一步研究并确认。     

中国大陆现今地壳垂直运动概貌及其地球动力学的某些特征

本文根据均衡理论，编绘了我国大陆地区现今地壳垂直运动速率图（不包括台湾、海南等岛屿）。结果显示，我国大陆地区的运动特征为“南和或北降”、“东弱西强”；且明显地受印度板块和太平洋板块所控制，以印度板块的作用为最强烈。     

用拉萨点大地测量资料检测青藏高原地壳的增厚

青藏高原地壳的隆升与增厚,是一个复杂的热点问题.印度板块和欧亚板块的碰撞挤压导致地壳的隆升与增厚,已被地质、构造学等方面资料证实,但利用大地测量资料定量确定高原地下地壳增厚速率的很少.基于此,利用高精度绝对重力测量资料及GPS结果定量检测高原拉萨点地下地壳增厚速率((3.9±0.8)cm/a),并给出简单的动力学模型,...     

三角网法提取地壳垂直形变速率等值线

为深入分析并研究特定区域的地壳垂直形变趋势,本文以含高程变化量的离散地形数据点为基础,利用三角网法提取了地壳垂直形变速率等值线。结果表明,该方法具有一定的可行性与参考价值。     

我国陆海统一似大地水准面构建的三维重力矢量法

基于重力场水平分量-垂线偏差对地形信息敏感的特点,根据边值理论由重力与地形数据确定格网垂线偏差模型,在此基础上,首先利用三维重力矢量-格网垂线偏差与格网重力异常,联合格网高程数据求得格网点间高程异常差,然后通过GPS/水准点的控制,构成紧密的几何条件,进行严密平差,从而获得高分辨率、高精度似大地水准面的数值模型。按照本文方法,利用我国6600多个GPS/水准点、1'×1'的格网垂线偏差、格网重力异常、格网高程数据,整体平差计算了我国陆海统一的似大地水准面模型,经GPS/水准点检核,全国似大地水准面的绝对精度达到了4 cm,相对精度优于7 cm。     

基于水准与重力资料的首都圈地区形变分析

针对近年来首都圈地区形变分析手段的单一性,该文利用该地区2001、2007、2014年3期精密水准复测资料和2009、2014年两期流动重力数据,处理获得该地区2001—2007和2007—2014两个时间段的垂直形变特征和2009—2014年重力场累积动态变化特征,同时利用水准资料对同期重力变化结果进行垂直形变效应改正,获取校正后的重力场变化特征。实验结果表明:首都圈平原地区受华北地下水开采影响较为严重,垂直形变呈现明显的下沉现象,而在山区可以较为客观地反映构造运动信息。重力变化的垂直形变效应改正量基本在10×10-8(m·s-2)以内,对异常形态没有影响,研究区的重力场变化主要是对地壳深部介质密度变化和物质迁移过程的主要反映。     

中国西太平洋海域1′×1′垂线偏差模型及精度评估

联合多种测高数据和重力异常数据,设计了观测点距离和测高精度融合的定权方法,采用最小二乘方法和Vening-Meinesz公式,分别构建了西太平洋海域(0°N—40°N,105°E—145°E)1′×1′网格化垂线偏差数字模型。选取两个不同特征区域,将垂线偏差的两个数字模型和EGM2008模型三者进行相互比较分析。结果表明:卯酉分量η的均方根差大于子午分量ξ的均方根差,海底地形复杂的南海特征区域的垂线偏差均方根差大于西太平洋中部的均方根差,构建的两个垂线偏差模型总体均方根差优于1.6″。     

基于实测重力数据的秦岭地区均衡异常与垂向构造应力分析

确定秦岭地区准确的均衡异常与垂向构造应力对认识该地区深部构造特征、动力学机制等具有重要意义。目前,高精度重力数据是获取均衡异常与垂向构造应力的重要手段之一。采用高精度重力/GPS联测数据,得到秦岭地区的自由空气重力异常与布格重力异常,反演均衡异常与垂向构造应力。研究结果表明,均衡面深度在40~49 km之间,莫霍面深度范围为39~48 km,垂向构造应力大小在-28~24 MPa之间。秦岭北侧的渭河盆地处于不均衡状态;四川盆地北部的均衡异常与垂向构造应力几乎为零,地壳处于均衡状态;在秦岭出现局部的负均衡异常,表明存在一定的地壳运动。     

三峡库水位变化过程中的地壳垂直形变与重力变化监测

监测三峡库水位变化过程中的地壳垂直形变和重力变化,对三峡水库的安全运行和区域地质灾害监测防治等具有重要意义。本文从直接计算、实际测量和综合解算3个方面研究了三峡库水位变化过程中地壳垂直形变和重力变化。基于资源三号卫星影像提取的水体数据,结合水位数据,直接计算了三峡水库蓄放水从145~175m每隔5m的影响,地壳垂直形变最大可达30mm,对重力影响超过20μGal(1Gal=10~(-2) m/s~2)的范围距离长江中心线约2km内。库区较近的巴东CORS站(ES13)能够实际测量到库水位变化过程中的地壳垂直形变。由于目前三峡库区的CORS站和重力台站数量较少,分布不均,还不能满足紧密跟踪三峡库水位变化过程中的监测需求。利用三峡地区26座CORS站和部分重力台站数据,基于负荷形变理论和球谐分析方法,综合解算了库水位变化过程中的地壳垂直形变和重力变化,与实际CORS监测结果一致。通过对比分析发现,基于CORS站网的综合解算,能够有效提升对库水位变化过程中的地壳垂直形变和重力变化的监测能力。     

地球重力场模型正演计算软件系统的设计

本文介绍了自主开发的地球重力场模型正演（计算高程异常、重力异常、垂线偏差等）计算软件—EGMCAL,给出了该软件的整体设计框架和功能。利用GFZ（德国地学中心）研制的相关软件验证了该软件的正确性,并利用EGMCAL对我国东部某大桥高程控制网数据进行了处理,得出三种精度最高的模型在此区域的计算结果。     

全国一等水准点高程近20年变化分析

我国于1991—1999年建设的国家第二期一等水准网复测与2012—2015年建设的国家一等水准网成果相隔近20年。受地壳运动、经济建设、地下水开采与回灌等因素的影响,许多地区出现了不同程度的地表沉降和季节性地表起伏,造成区域高程成果发生了不同程度的变化,影响了高程基准的维护及高程成果的使用。本文通过分析两期一等水准重合点、统计分析我国一等水准点20年高程变化量及其变化趋势,并从两期水准网测量设备、措施及测量精度的差异,重力异常改正计算所采用的重力基准、正常重力公式及重力数据的差异,网形结构差异,水准测量周期、水准环闭合周期的差异,地壳垂直运动与局部地表形变影响等4方面进行了两期高程变化的原因分析。研究表明:(1)国家一等水准网点高程近20年发生了不同程度的变化,许多区域出现了严重沉降;(2)地壳垂直运动及局部地表形变是引起高程变化的主要因素;(3)国家一等水准网应进行定期复测更新,复测时应尽量缩短水准测量周期,全网水准测量周期不应超过5年[1]、力争3年内完成。     

Determination of deflections of the vertical using a combination of spherical harmonics and gravimetric data for the area of Greece

The determination of gravimetric deflections of the vertical for the area of Greece is attempted by combining a spherical hamonics model and gravity nomalies using the method of least squares collocation. The components of deflections of the vertical are estimated on a grid with spacing 15′ in latitude and 20′ in longitude covering only the continental area of Greece, where a sufficient number of point gravity anomalies is available. In order to test the accuracy of the determination, gravimetric deflections of the vertical are computed at stations where astrogeodetic data are available. The results show that in a large region of rugged topography and irregular potential field, the prediction is possible with a standard deviation of 18% ... 28% of the root mean square variation of the observations, without taking into account the topography. Furthermore, the estimation of some systematic differences between observed and computed deflections of the vertical is attempted.     

EGM2008地球重力场模型的可视化探究

利用EGM2008地球重力场模型可以将地球重力场解析化,由此我们可以十分方便快速地表示和计算重力异常、高程异常、垂线偏差等其它重力场参数。本文运用Surfer软件将EGM2008重力场模型可视化,获取了全球和局部地区重力场相关参数的等值线图、线框图、3D表面图、影像图。