球形地球模型的地震位错理论及其应用

地震位错理论是研究地震断层滑动与地球物理场变化之间关系的理论,是震源机制、地球内部构造、地震预测等基本地球物理问题与大地测量、地球物理观测数据之间的联系纽带。被广泛使用的半无限空间介质模型的位错理论,由于其几何模型的限制,在地震变形和地球动力学等应用研究中会导致一定程度的误差。此外,现代大地测量技术可以在全球和区域尺度上精确地观测地震变形,亟需一个适用于全球地震变形研究的地震位错理论。为此,本团队基于球形地球模型,经过多年系统性研究,建立了地震位错理论新体系。所构建的球形地球模型的地震位错理论,促进了全球地震变形和地球动力学变化的研究,是近年来地球物理学领域取得的重要理论进展之一。本文简要地介绍了国内球形地球模型地震位错理论的发展及其应用研究。首先,介绍了弹性球形地球模型、三维不均匀地球模型和黏弹地球模型的位错理论;其次,介绍球形地球模型的位错理论在地球动力学变化研究、断层与地下介质结构反演和地震大地测量学研究方面的相关应用;最后,对球形地球模型的位错理论的发展方向作出展望。     

内核地球的自转运动和地球固定参考系的研究

本文研究了内核地球模型下的地球表面的旋转运动和地球形变场的复数矢量球函数表示,以及外壳固定参考架、地球参考系的理论定义和它们之间等价性的理论证明.同时给出了液体外核（FOC）、固体内核（SIC）和整体地球的转动惯量张量和角动量的具体表达式.在考虑到引潮力位对地球形变场的影响下,研究了地幔相对角动量的具体表述.本文的工作是对前人有关理论的扩展和改进,对进一步研究内核地球自转的动力学理论是非常重要的.     

地震激发的地球自由振荡研究综述

地球自由振荡的研究已成为探查地球内部结构的重要手段之一.影响地球自由振荡的因素有很多,如地球物理学结构横向不均匀性及径向不均匀性、地球自转、地球椭率、地球内部各向异性、非弹性性以及震源机制性质,还有地球外界如引潮力等.本文详细介绍和总结了近几十年来关于地球自由振荡理论研究、实验及观测资料方面的研究,重点是数值模拟方法方面的研究工作.通过观测和理论分析对比,以数值实验的方式推测地球内部更详细的结构分布,如地球内部密度分布以及波速度等特性;并从弹性波理论出发结合高性能并行计算对全球自由振荡过程进行数值模拟研究.     

三轴刚体地球自转的自由加速

地球自转是天文学和地球科学领域的交叉学科,对其研究具有重要的理论和实际意义.地球自转动力学理论的研究一般是在旋转对称模型基础上进行的,并得到了一系列与观测相符合的结论.但实际地球是一个非旋转对称的椭球体,甚至是梨形椭球体.因此,三轴地球模型的自转理论研究应该是有一定意义的.文献[17～19]认为,三轴刚体地球除了Euler自由摆动外,还存在第二自由摆动,以及地球自转存在自由加(减)速运动等.本文在经典力学和刚体地球自转Euler方程的基础上,研究了地球自转的自由运动,指出文献[17～19]给出的关于地球自转存在自由加速或减速的证明是不正确的,完全刚体地球自转也不可能存在第二自由摆动.     

内核地球自转动力学理论的研究进展(Ⅰ)-理论基础

地球固体内核(SIC)和地球其余部分之间的引力和压力的耦合作用引起了一个力矩,从而对地球的章动运动产生影响.由于SIC的转动惯量和整体地球转动惯量相比是非常小的,因此可以认为SIC的动力学效应只是导致一个新的章动本征模,其频率与自由核章动(FCN)相差不太远,且对地球章动产生了一个微弱的共振影响.本文在文献[1]理论的基础上,对内核地球自转动力学理论进行了更加深入和详细的研究,顾及到高阶引潮力位的影响,介绍了研究内核地球自转的基本假设和定义,引潮力位的复数球函数表示,复数矢量球函数的基本理论等.     

基于三维不均匀球形地球模型的同震位移新算法

以Molodenskiy的三维不均匀球形地球模型潮汐理论以及孙文科等的球对称地球模型位错理论为基础,本研究借助互换定律和扰动方法,推导出一整套计算公式,用来高精度计算三维不均匀地球模型中地震位错引起的地表同震位移.     

大地构造理论的对立统一和发展(二)——地球收缩说和膨胀说之争

地球膨胀说 由于地球冷缩的机制受到了怀疑,地球膨胀说则开始孕育着。但是,地球膨胀说作为一个系统的理论,是在本世纪二十年代以后发展起来的。其先驱者是乔利(Joly,1923)。 地球膨胀说的基本内容,是说地球初始表面是由一个硅铝壳——即大陆壳,完全包围着,     

基于分层结构参数变化的地球自由振荡简正模研究

大地震激发导致的地球自由振荡可为获得地球深部结构提供重要手段,通过理论计算自由振荡简正模的本征周期,并与实测结果进行比较,可为地球深内部结构和新地球模型的研究提供有效约束.采用微分方程数值积分技术和G-D1066A地球模型,本文计算了0~48阶的187个球型自由振荡简正模的本征周期,将计算结果与Gilbertt和Dziewonski等3组模型理论结果及Ness等4组观测结果进行比较,相对偏差在0.3%以内.分析说明由于考虑了地幔、外核和内核等不同分层密度和拉梅参数变化的影响,获得了较高精度的地球自由振荡简正模周期.本文提供的理论计算结果可为修正真实地球内部参数提供有效参考.     

液核地球的周日固体潮响应

本文研究了液核地球对日月引潮力位球谐函数项的变形响应,即周日固体潮。作为数值结果,计算了1066A地球模型的周日潮汐勒夫数。所建立的周日固体潮理论模型改进了Molodensky液核动力学理论模型。为了比较两者之间的差异,还根据Molodensky理论模型计算了1066A地球模型的周日潮汐勒夫数。     

全国第六届重力学与固体潮及重力仪器讨论会

中国地球物理学会第六届重力学与固体潮及重力仪器讨论会于1992年9月23日至26日在无锡市召开。来自全国32个单位70名代表出席了会议,共提交论文84篇。 会议除大会专题报告外,并分重力大地测量及重力场理论、重力方法研究地球内部与资源、固体潮观测与重力仪器三个专题组进行学术交流。内容涉及地球重力场理论,重力及微重力观测,潮汐理论及     

地球运动的超非线性分析

根据超非线性速度理论，研究了地球的自转状态，得知地球自转的角速度沿半径方向有突变和减小，并由此计算了地壳相对于地核的角速度差值，算得赤道表面每年西移１．７５ｃｍ，符合已报道的观测数据。     

地核半径及核面无通量线上流速的确定

本文用Hide提出的方法和1965、1970及1 980年代的国际地磁参考场（IGRF）资料计算了地球导电流体核的半径,与地震波求出的地核半径值接近。在导电流体地核冻结磁场的假设下,提出了一种计算地核表面无通量线上流体全速度的方法。计算结果表明无通量线上流体速度可以达到18km/年,并且有占优势的西漂分量。     

震前应变固体潮畸变的物理模式

本文根据岩石力学及固体潮理论，建立了孕震期弹性物体应变固体潮的物理模式，给出了其数学公式。通过分析潮汐应力与寻震应力的合力随潮汐力相位的变化，从物理本质上讨论了不同应力阶段应变固体潮曲线的形态特征；讨论了震前不同异常时期，应变固体潮畸变的不同特．点；并对震例进行了分析，同时，对应变固体潮畸变与地震三要素预报作了初步探讨。     

固体潮理论值一阶微商的解析表达式及拟合检验

本文采用全微分法，导出了直接而严密的固体潮理论值对时间一阶微商的解析表达式．将其应用于固体潮资料的拟合检验，确保了理论上的严谨性和计算精度．文中还介绍了部分拟合检验的应用实例，并与不同拟合方法进行了对比分析，表明全微分法在运算处理速度上与谐波展开法和数值微分法相比得到了成倍的提高，而与天顶距微分法的运算速度相同．     

固体潮观测资料的平滑处理

国际固体潮中心（I.C.E.T.）设计了一套处理潮汐资料的计算程序。其中有一数据的准备部分,用Lecolazet（以下简称莱氏）提出的组合z_1/2⁵z₆（y₃-（y₀/2））和z_1/2⁵对观测资料进行平滑处理。这种方法简便易算。本文给出的数字滤波器,平滑处理效果比前者更好。     

由地面、卫星重力资料研究岩石层密度

地球内部物质密度的分布决定了地球表面及外空的重力场,不过在特定的条件下,也可以根据地面或外空的重力场推求地球内部异常密度的分布。本文在单层位理论的基础上,利用上述资料确定了我国大陆下面地球深部的异常密度,试用分离重力场长、短波长的方法,求出了地球外层-岩石层内异常密度的侧向分布,对此,还初步作了地球物理的解释,其结果与地震测深的较为一致。     

内核地震波速各向异性的成因

地球内核是轴对称各向异性的,其对称轴与地球的极轴之间有１１°左右的夹角,本 文根据地球内核相对于外部地球有差异转动这一观测结果,利用晶体生长理论,对内核地震波 速度各向异性的成因进行了探讨．当从熔融状态结晶时,晶体的生长速度与晶体和熔融态之 间相对运动的线速度成正比涸此当固态内核在液态外核中生长时,沿赤道方向的生长速度比 两极方向快．在万有引力场的作用下内核始终保持近似球形,生长速度较快的赤道附近的物 质会向两极区域流动,形成轴对称的流变场。这一轴对称的流变场伴随着轴对称的应力场,使 得构成地球内核的ｈｃｐ型铁晶体的ｃ轴沿着内核自转轴的方向排列,导致观测到的地球内核地 震波速度各向异性。作为推论,内核相对于外部地球可能同时存在着进动和章动。     

外空扰动引力场的传播特性

根据重力场的频谱理论,本文建立了重力异常阶方差的经验模型,并导出了外空扰动引力场与地面数据分辨率及其覆盖范围之间的关系,从理论上研究和揭示了各种地形类别下外空场的传播特性。为验证理论分析结果,还应用重力异常逐级余差方法,以实际资料计算并分析了外空扰动引力场的传播特性。结果表明,理论分析和实际计算得到的结论完全一致。     

地电阻率法的台址条件(二)

地电台测区介质的岩体力学条件是地电阻率法台址的重要条件之一。本文根据实测资料和实验结果研究了第四纪浮土层对地电阻率正常变化和地电阻率前兆特征的影响,并对浮土层下伏岩体的物理力学性质与岩体电阻率变化之间的关系作了探讨。由此得到,地电台探测区的岩体力学条件应该是浮土层较薄,下伏小孔隙度(或小裂隙率)的岩体。     

地球和月球的弹性潮汐形变解

本文根据一个由较新的月震、月球形状、月球重力及月球天平动资料所建立的真实月球内部结构模型,解算了在地球和太阳的引潮力作用下月球表面的弹性潮汐形变。得到了表征月球弹性潮汐形变的特征数--月球勒夫数。这个结果与国外一些学者采用假想或简单月球模型所得结果有较大不同。同时,本文还根据近年来出现的新的地球模型,再次求解了地球的静态勒夫数。结果表明,采用不同的地球模型对解算地球的静态弹性潮汐形变的结果影响很小。