基于欧拉矢量的中国大陆地壳水平运动自适应拟合推估模型

中国大陆地壳运动除具有整体趋势外,还具有十分复杂的局部变化特征,因此建立中国大陆地壳运动模型应当同时顾及板块的长期运动趋势和小范围的局部运动变化.本文将欧拉矢量模型作为地壳运动的趋势项模型,将局部变化信息作为信号项模型,采用趋势变化与随机变化相结合的拟合推估法进行解算.拟合推估模型的信号向量易受先验协方差函数的误差影响,本文采用方差分量估计构造自适应因子调整随机信号的先验协方差阵,从而自适应地调整信号向量与观测向量的先验权比,达到平衡随机观测误差和随机信号对形变参数估值影响的目的.计算结果表明,基于欧拉矢量的拟合推估模型更好地顾及了位移场的整体变化趋势和局部运动特征,提高了中国大陆地壳水平运动场的计算精度.     

人造地震动的时域叠加法和反应谱整体逼近技术

介绍了两种新的人造地震动的加速度反应谱拟合方法:其一是时域叠加法．该方法通过在时程上叠加一谐波时程来调整某一反应谱控制点的值．其特点是交叉干扰小，计算量小且能兼顾强度包线的要求；其二是反应谱整体逼近法．其特点是在调整某一由幅值谱Ak及其相位谱k(k＝0，1，2，，n)决定的时程Ra(t)时，用反应谱与目标谱在各个控制点上相对误差Ej(j＝1，2，3，，M)的均方根值Vr＝是否减小来判定任一幅值谱Ak调整的方向．本文指出，由于Ej及Vr均是Ak及k的函数，所以，合成加速度时程中的反应谱拟合问题可变成寻找Vr极小点的数学问题．时域叠加法受最高截止频率的限制，不适用于反应谱高频部分的拟合．反应谱整体逼近法受FFT算法频率分布特征的限制，使反应谱低频部分的控制点密度不能太大．大量的试算结果表明，以上两种方法相互补充，可取得良好的拟合效果．文中还指出，由于有了较好的反应谱拟合方法，可在反应谱拟合的同时，对加速度时程的峰值加速度及峰值速度进行拟合．      

亚洲中部地区均衡重力异常特征及地震活动性

在讨论岩石圈均衡原理的基础上，采用Airy模型，计算了亚洲中部地区（30～70N，50～140E）岩石圈均衡重力异常，在概要阐述该区均衡重力异常的分布特征的基础上，对青藏地区的负均衡异常和华北至西太平洋的正均衡异常进行了探讨；并结合该区主要构造及地震活动等进行了讨论．      

西北地区上地幔物质流动及岩石层动力学

详细讨论了我国西北区域(80～95E，35～45N)均衡重力异常以及与之相应的地幔动力学问题．假定其区域均衡重力异常主要源于该区域岩石层变形和上地幔之中物质流动的结果．利用傅容珊等(1994 a，b)用区域均衡重力异常反演上地幔小尺度热对流的模型，计算了西北地区上地幔对流格局．结果表明，天山和昆仑山——阿尔金山系强烈地上升，与之相应地幔中的上升流动以及塔里木盆地下部地幔物质的汇聚流动，控制了这一区域岩石层动力学的主要格局．西北地区的几个大型盆地，如塔里木盆地、准葛尔盆地和吐鲁番盆地等对应了均衡重力异常的负异常中心，同时也对应于地幔中物质流动的汇聚中心，物质流动结果加上其上部岩石层横向挤压向下凹陷而形成压性盆地．天山、昆仑山及阿尔金山等新构造运动活跃的山区对应了地幔中物质上升及发散流动，这一作用使得这些地区的岩石层向上隆起维持其山系不断抬升．以此为基础，本文构成了该区域岩石层动力学的基本框架模型，并对这一框架以及影响这一力学框架构成的其它动力学因素，诸如印度板块向北俯冲、挤压运动、全地幔范围内物质流动以及均衡力等问题作了初步探讨．      

地磁水平场转换函数在唐山地震前的异常反应

搜集了昌黎和白家疃1972～1984年的磁变仪资料．19组资料的计算结果表明:① 白家疃的单台垂直场转换函数A，B及昌黎的B没有明显异常，但昌黎的Au，Av有明显异常变化．这一结果与用量图方法求得的a，b基本一致．表明异常局限在余震区及其附近；② 台际转换函数Cu，Cv，Fu，Fv在唐山地震前都有一些变化，但虚部Cv，Fv的变化较为显著．这点与对台湾花莲地震的研究结果一致．但Beamish(1982)对Carlisle 5级地震的研究结果，是实部Fu，Cu的变化较为显著．      

断层地质位错模型的局部重力异常稳健反演分析

理论分析和观测实践表明,断层位错会引起断层周围局部重力场的变化．长期重复的位错事件引起的重力变化以局部布格异常积累起来,成为断层历史活动的证据,也为古地震的研究提供了一条途径．本文研究了利用局部重力布格异常反演断层古地质位错的方法．为了消除局部重力布格异常中与断层运动无关成分对反演结果的影响,提出了稳健非线性反演方法,并构造了相应的稳健算法．模拟算例表明,阻尼最小二乘和贝叶斯最小二乘由于受含粗差数据的吸引而偏离其真实解,数据受粗差污染的程度越重,偏离越严重．相对地,用本文提出的稳健-阻尼和稳健-贝叶斯反演的结果,即使50%的数据受粗差污染,仍能与不受粗差污染数据的反演结果保持一致．这说明本文所提出的稳健反演方法是有效的．滇西洱海周围断裂的古地质位错模型反演结果表明,苍东北和洱海断裂是以正倾滑为主的断层,错动量为4～5 km,苍东南断裂的倾滑相对较小．反演结果的理论值与局部重力场的拟合程度是令人满意的．      

地壳形变监测中的水准与重力资料联合解算

重复水准测量提供了点位高程变化的重要几何信息,但水准测量本身又受地球重力场的影响,在水准观测值中同时含有重力场的信息．重复绝对重力测量或相对重力测量提供了丰富的局部重力场的信息,由于点的重力值随高程变化而变化,因此,它们同时也含有点位高程变化的信息．经典平差方法将两类观测值分别解算,将互补的信息作为干扰加以改正,或作为噪声处理,这不仅丢失了有用的信息,而且有损于成果的精度． 本文在整体大地测量框架内构制了这两类观测值的联合解算模型,给出了解算方法,研究了形变场的拟合和预测问题,并用实例进行了验证,得到了一些有益的结果．研究表明:联合解算可同时给出地面点的高程及其变化率和局部重力场的参数及其变化率,有利于信息的提取;联合解算的精度优于单独解算的结果;秩亏抗差解和拟稳抗差解分别优于相应的非抗差解;拟稳抗差解算方法自动选择拟稳点,有效地抵制了粗差和形变异常对起算基准的干扰;对于多期复测的资料,使用动态拟稳抗差估计,不仅能动态地寻找可靠的拟稳点,而且能保证动态变化参数免受或少受各历元观测粗差的干扰,可明显地提高动态参数的验后精度;当点位丰富时,建立形变模型并据此内插未测点的变形和推测某个时刻地壳的形变状态也是可行的．      

地壳对不同波长地形在重力场中的响应

为有效发挥重力均衡在地质、地球物理和大地测量中的作用，本文进一步阐明重力位球函数的阶数与波长的关系．以及地形及其补偿与波长的关系．指出在研究短波长地形的重力效应时无需考虑补偿的影响，否则将会引起场效应的失真．模型的研究表明，在局部地区或测点上，利用高程资料作重力异常推估可以达到理想的结果．为检验均衡理论的适用性与局限性，文中列出高喜马拉雅一带的54块样品的岩石密度和岩性；为验证地形的重力效应，还计算出锥形山体时外部点的引力．     

用地磁转换函数研究震源区介质的电性变化

以兰州地区视电阻率yx曲线与该地区地磁转换函数变化和中强近震的分析研究为例，从震磁效应的观点出发，发现可用地下电导率值将兰州地区自地表向下分为异常层、过渡层、无异常层和异常层4层，只有异常层中转换函数的模｜A｜、｜B｜，磁方位角均值P及其均方差P，以及总方差Z随时间的变化在地震前有明显异常．由此可推测，异常层与地震活动区地下介质电导率的非均匀性变化有密切关系．此现象为进一步的机理研究提供了一种途径．其内涵和规律，还须深入研究．      

点源位错引起的重力、位势及其梯度变化

本文研究了点源位错引起的重力、位势及其梯度变化，完整地从理论上推证点源位错引起的位势和重力变化；对点源的处理数学简单、物理意义明确，避免了对积分的奇异性估计，使该问题理论上更趋完善．同时，分析了各型位错下空间重力及其梯度变化、地面上的重力变化、重力垂直位移梯度和视重力垂直位移梯度的特征．分析表明:① 点源位错引起的空间重力及其梯度变化随垂直位置变化很小；② 点源位错引起的重力变化比梯度变化大的多，重力梯度变化是不显著的；③ 质量再分布引起的重力变化可达总重力变化的一半左右，且走滑、倾滑垂直位错引起的总重力变化与垂直位移形变场成正负反像分布；④ 重力垂直位移梯度不是常数，对于各型位错具有不同的分布特征；⑤ 点源位错引起的重力垂直位移梯度和视重力垂直位移梯度近似相等．      

唐山地震前后区域重力场变化机制

系统地分析了唐山地震前后34期的重力测量数据，讨论了地面沉降、采矿和地下水位变化对重力观测的影响．论证了观测资料的可靠程度，并在此基础上结合地质构造、形变测量和测震结果分析了重力变化的物理机制，讨论了这次强烈地震前后重力变化的全过程，演绎出3个特征阶段重力变化的物理机制:① 1971～1975年期间，震区附近区域重力场具有显著的上升趋势，它与莫霍界面的上隆有关；② 1975～1976年期间，根据形变、地震波的震源机制解正演的唐山点的重力变化表明，这期间的重力变化主要由震前的蠕滑、膨胀和同震位错引起．重力观测表明，蠕滑和膨胀是发生在震前的；③ 1976年8月以后的重力变化呈恢复趋势，地壳的均衡下沉和引张恢复是这一期间重力变化的主要原因．      

永登5.8级地震孕育发生过程中的断层形变与重力场动态图象特征s

初步研究了1995年7月22日甘肃永登5.8级地震孕育发生过程中的断层形变异常和重力场、垂直形变场动态演化特征．孕震过程中近源区有3处断层形变呈,,相变化异常,外围区1993年以来先后有10余处场地断层形变出现台阶、突跳等异常．流动重力监测到震前出现的高值异常区、同震效应及震后恢复正常的演变过程等．资料反映了孕震过程中近源区断层运动由准线性走向非线性的过程,重力场变化由孕育、发震过程的非均匀态走向震后的准均匀态的演化过程,较强地震的孕育发生与区域应力应变场的动态演化密切相关．还简要总结了作者对这次地震中短期预报试验的经验教训．     

滇西北地区水循环的重力效应

精密重力测量是研究地球动力学问题的主要手段之一．水循环是精密重力测量的主要干扰源．曾有一些学者对地表河湖水位变化、地下水活动对重力场的扰动进行了研究．本文将水循环作为一个整体，结合滇西山区的水文地质条件和实测重力资料，研究大气圈、地表、地下3个不同空间水循环的特点、相互联系及其对重力测量结果的影响．得到的主要结论有:大气圈水循环对重力场的直接扰动不大；地表湖水水位变化可引起(10——20)10－8 ms－2的重力效应；地下水种类多样、变化复杂、应逐点分析，一般来说对重力场的扰动小于平原地区，在1010－8 ms－2左右．      

四川地区1989年中强地震系列的震源破裂研究

1989年在四川的巴塘和小金地区发生了一系列引人注目的中强地震．本文利用GDSN宽频带波形资料,通过多个子事件的正演试错叠加拟合,根据对台站的准震源时间函数（qSTF）的分析,研究了这些地震的震源破裂特征,并对发震地区的构造背景进行了简单分析．      

固体潮综合弹性特征参数及其前兆异常演化

旨在从物理本质上简明地对各种潮汐观测进行地壳物性信息综合分析,以与地震孕育有关的,既能反映地壳的微变形,又能表征地壳介质弹性特性的参数————勒夫数作为潮汐观测中的物理力学特征参量．用各种潮汐观测资料（线应变、面应变、体应变、倾斜、重力及水位固体潮等）对地表的观测勒夫数进行综合反演计算,以其变化的物理特性和形变特性开展区域孕震力学过程及地震前兆异常综合研究．文中讨论确定了在实际观测中以潮汐理论为基础,进行综合反演与计算地表二阶观测勒夫数的可行途径和方法．以川滇交界地区的各潮汐观测进行了勒夫数h2的实际综合反演计算,对丽江7.0级地震进行了初步的异常分析．结果表明,从丽江地震前的1994年开始,川滇地区较大范围出现勒夫数异常．以异常的演化图象看,其异常在这一地区由南向东南、北、西北迁移（震源区一直处于异常的空区）,而最终于1995年12月在该区西北及丽江、永胜一带出现显著持续的异常区,其异常图象清楚地勾划出了未来发震危险区,显示效果较佳．      

首都圈地区重力场的时空变化

首都圈地区的高精度重力测量工作已开展多年．本文叙述该地区近８年(1981－1988年)来的重力场主要变化特征．南部及东南部有较大的重力变化，其最大量级可达10－6 ms－2；北部地区相对较稳定，如承德，以及测网西侧的太行山区边缘完县．重力变化显著的地区是天津、霸县、任丘等地，且和垂直形变相吻合．重力变化的主要原因在于抽取地下水和石油所致．      

基于阈值约束的协克里金法联合反演重力与重力梯度数据

常规协克里金方法反演重力或重力梯度数据具有抗噪性好、加入先验信息容易等优点,其反演的地下密度分布能够识别异常体中心位置,还原异常体基本形态,但反演图像光滑,分辨率低,这是由于常规方法估计的密度协方差矩阵全局发散、平稳.为了通过协克里金方法获得聚焦的密度分布需要改善密度协方差矩阵的性质.首先,本文推导了理论密度协方差公式,其性质表明,当理论模型聚焦分布时,其密度协方差矩阵是非平稳且聚焦分布的.为了打破常规协方差矩阵全局平稳、发散的特征,本文设置密度阈值处理协方差矩阵,通过不断更新协方差矩阵来迭代实现协克里金反演,最终得到相对聚焦的反演结果.用本文方法处理重力与重力梯度数据恢复两种密度模型,均得到了与正演模型匹配的反演结果;再将方法运用于文顿盐丘的实际测量重力与重力梯度数据,反演结果与已知的地质情况匹配较好.

     

地壳变形异常的AF综合检验方法与在地震预报中的应用

讨论了地壳变形的非稳态过程模型及F异常综合检验的理论，给出了异常变形的定量参数与异常识别准则，并对数值模拟序列进行了异常检测．对多维地形变变化的结果也进行了异常综合检测实践，并讨论了AF异常与地震能累积释放之间可能存在的关系．其检验结果表明，AF可以对多个含有高频和阶跃型等特征的复杂序列进行异常合成和异常程度的描述．所识别结果具有一定的可靠性和稳定性．      

成层自重弹性-粘弹性半空间内膨胀源引起的地表形变和重力变化s

研究了两个弹性层覆盖于一个Maxwell半空间模型内膨胀源(Mogi模型)引起的地表形变和重力变化．着重研究了数值计算方法和Maxwell半空间介质流变特性对地表垂直位移和重力的影响．研究结果表明，Maxwell半空间介质流变特性对地表垂直位移和重力的空间分布和量级都有影响，尤其当源处于岩石层的地壳以下时，介质流变特性对位移和重力有较大影响；当膨胀和岩浆侵入地壳内时，半空间流变特性的影响较小．并且，地表重力与垂直位移的比值不是常数，而是随时间变化．本文的模型和数值方法，可以用于模拟火山区、地壳隆起区、地震区和地热场等长期地表形变和重力观测结果．      

用全局反演方法确定地震震源的最佳和极端模型

本文发展了一种利用波形资料反演地震矩张量的全局方法．这种方法不依赖于初始解的选择,也不受目标函数和约束条件的具体形式限制．当以记录图与理论地震图的误差函数作为目标函数时,用该方法得到的是震源最佳模型;当分别以矩张量分量某种组合的最小或最大为目标,约束误差函数在允许的界限内,能够得到震源的极端模型．由于许多震源性质可以用矩张量分量的组合表示,因此极端模型能够估计出最佳模型的不确定性范围．我们利用一真实地震的波形资料反演结果,证明了这个方法的有效性．