利用重力和地形观测反演中国及邻区地壳厚度

尝试了直接利用布格重力数据和地形数据反演计算中国及邻区的地壳厚度的方法. 为减小区域不均衡性和重力反演中的不唯一性的影响,本方法利用地表地形起伏修正传统反演方法中的参考深度,并经过多次的迭代使得反演结果逼近真实值. 在此基础上,绘制了中国及邻区1deg;times;1deg;网格的地壳厚度图,对中国及邻区的布格重力异常和莫霍界面的起伏数据进行了相关性分析, 其相关性系数为-0.993. 其地形起伏与莫霍界面的起伏之间也呈现出了海、陆不同的线性相关,其相关系数分别为0.96和0.91. 相关性计算结果显示,重力数据揭示的大陆和海洋的交界大致为水下800 m. 为了探讨地球曲率对该算法可能的影响, 还分别计算了分区反演以及整体区域反演两种模式,研究发现两者得到的地壳厚度偏差在5km以内,并分析了可能产生偏差的原因. 比较本文结果与地震测深及其它研究结果表明,独立使用布格重力异常和地形数据,能较为可靠地反演出中国及邻区地壳厚度.      

青藏高原东缘重力导纳模型均衡异常时空特征

青藏高原东缘地处南北地震带,在卫星自由空气重力异常图上对应明显的正负异常梯级带变化特征,沿着异常梯级带分布多条深大断裂,属于构造单元的边界区域.本文利用重力导纳分析方法,计算了该区重力导纳模型均衡异常背景场;通过与Airy模型和弹性板模型的均衡重力异常特征对比,结合地震活动性分布特点,评价均衡重力异常计算结果和选择计算...     

利用卫星重力资料反演地壳及岩石圈厚度

地球外部重力场由地球内部物质分布所决定,由于地宙与地幔、岩石圈与软流圈存在着较大的特性差异,利用重力资料可以确定莫霍面和岩石圈底面深度,基于上述结论,利用ＯＳＵ９１全球重力位模型数据进行了反演,计算结果表明,地壳和岩石圈厚度与地形相关,大陆地壳,岩石圈较厚,海洋则相反。     

西北太平洋岩石圈有效弹性厚度及其构造意义

本文引入滑动窗口导纳技术(MWAT),计算西北太平洋岩石圈有效弹性厚度(Te).首先,基于SIO V15.1海底地形模型,模拟研究了MWAT法计算Te的精度,表明当TeTe≥5 km时,相对误差在10%以内.分别采用GEBCO、SIO V15.1和BAT_VGG海底地形模型,构建了西北太平洋Te,通过对获得的洋壳密度参数和实测导纳与模型导纳之差的均方根进行分析,结果表明,BAT_VGG模型更适用于Te计算.西北太平洋Te均值为13.2 km,标准差为6.9 km,以板块冷却模型为参考,主要分布在150℃~450℃等温线深度范围内.白垩纪和侏罗纪时期岩石圈Te分布在150℃~300℃等温线深度范围内,且未随海山加载时岩石圈年龄增大而增大,说明海山加载时岩石圈年龄不是影响其强度的唯一因素.南太平洋超级海隆活动,以及研究区域广泛存在的断裂带构造,都曾对本区域岩石圈演化产生过重要影响,可能是本地区岩石圈Te较小的构造原因.     

基于高精度重力/地形模型研究亚速尔群岛弹性厚度

亚速尔群岛是大西洋中脊一个扩散中心,研究其内部的动力学作用机制是当前的研究热点.基于高精度的地球重力场模型计算得到的自由空气重力异常与最新的全球地形模型,进行频谱分析,克服传统频谱分析方法中频谱泄露的缺陷,采用多窗口的算法,计算了亚速尔群岛的弹性厚度,研究结果表明该地区海底岩石圈是比较年轻的,地壳厚度为12km,弹性厚度为5km.     

利用Moho地形导纳法(MDDF)反演中国大陆岩石圈有效弹性厚度

本文用数值实验方法验证了,在Moho地形导纳法(MDDF)中使用先由重力数据反演的Moho面相对起伏数据,能较传统的重力地形导纳法获得更高的反演精度.之后作者应用Moho地形导纳法(MDDF)反演获得了精度较高的中国大陆区域岩石圈有效弹性厚度.结果显示:(1)中国地区岩石圈有效弹性厚度Te从东向西大体上呈阶梯状上升;(2)Te与岩石圈地震-热厚度、地表热流、上地幔顶部的地震波速度等数据密切相关;(3)在中国中东部, Te较低的区域以及Te的高低值转换带对应较强的地震活动性.但在西部,Te与地震活动性的相关性并不明显.     

利用卫星重力数据研究中国及邻域地壳厚度

本文以中国大陆及邻域地壳厚度为研究对象,采用GRACE提供的GX-OG-2-GCM模型数据计算自由空气重力异常,通过确定地核与地幔的质量,分离出由地壳部分产生的重力异常并经过布格改正得到布格重力异常,利用Park公式求出了中国大陆地壳厚度的分布,结果与以前地壳厚度资料相符合.     

巴颜喀拉地块东部及邻区重力均衡与岩石圈有效弹性厚度

基于SIO（Scripps Institute of Oceanography）最新全球重力和高程模型,计算了巴颜喀拉地块东部及邻区的布格重力异常、均衡重力异常、岩石圈有效弹性厚度及荷载比.结合大地热流、地震速度结构、地震活动和断裂构造分布等,分析了地壳均衡状态和岩石圈有效弹性厚度、地质构造单元间的差异及与地震活动的相关性特征.研究结果表明,该区域布格重力变化范围约为-500~0 mGal（1 mGal=10^-5m·s^-2,下同）,在巴颜喀拉块体东部区域形成弧形重力梯度带,近年来的中强地震活动频发于该梯度带不同部位,应与其应力依次释放有关;均衡重力异常结果表明,其变化范围约为-80~+100 mGal,且大部分区域处于±20 mGal以内的被认为处于重力均衡的状态,重力非均衡（正或负）多出现于块体边界带附近,地震多发生在靠近块体边界的均衡重力异常（正或负,主要为正）区域内;巴颜喀拉地块东部及邻区岩石圈有效弹性厚度（T_e）为10~65 km,不同构造单元之间T_e空间分布差异明显,较低的T_e值出现在龙门山构造带附近,T_e值为20 km左右,岩石圈荷载加载比为0.5~0.8,表明现今的岩石圈挠曲状态主要由莫霍面加载形成.进一步分析表明,巴颜喀拉地块东部挤压增生与横向流动同时发生,是造成该区域地震发生与重力均衡异常高值重合、岩石圈有效弹性厚度和大地热流值较低的主要原因.本文获得的地壳均衡特征及岩石圈有效弹性强度结果,加深了对巴颜喀拉东部及邻区岩石圈构造演化过程的认识.

     

利用瑞利激光雷达观测北京地区上平流层地形重力波活动

本文利用中国科学院空间科学与应用研究中心的瑞利激光雷达首次观测到了平流层地形重力波活动的现象,并结合美国国家环境预报中心(NCEP)的全球预报系统(GFS)的风场数据分析了该地形重力波的基本参数.与惯性重力波相比较,地形重力波的密度扰动没有下传的相位,在同一高度上,其扰动相位保持不变.北京空间科学与应用研究中心瑞利激光雷达自2012年开始观测实验以来,已经观测到多起地形重力波活动事件.本文以2013年11月11日的观测数据为例,研究北京上空的地形重力波活动,并结合GFS风场数据分析了北京上平流层地形重力波的波长、传播方向、传播速度等参量.通过分析得到在2013年11月11日北京上空存在一列传播方向为北偏西52.4°,水平波长为5.5 km,平均垂直波长约为6.0 km的地形重力波.     

利用重力多尺度分析方法反演月球雨海地区三维月壳与上月幔结构

雨海盆地是月球正面最大的撞击盆地之一, 确定其月壳与上月幔精细三维结构, 对研究月球质量瘤形成机制等科学问题具有重要意义.常用于反演月壳与上月幔结构的月震波方法受限于月震台站稀少, 给出三维结果的空间分辨率不足.随着重力测量技术的发展, 月球重力数据横向分辨率逐步提高, 但存在垂向分辨率不足问题.鉴于此, 本文采用重力多尺度分析方法来进行改善, 以获取研究区域月壳与上月幔精细三维密度结构与壳幔界面深度.研究结果表明: 雨海盆地内部存在一个顶部小、底部大的高密度物质体, 其底部中心位置约为经度16°W, 纬度42°N; 雨海盆地壳幔界面存在明显上隆, 且盆地内部上隆趋势不平滑, 发现有类环状异变现象; 雨海质量瘤可能是由内部高密度物质和壳幔上隆共同推动形成的; 重力多尺度分析方法可以有效提升重力数据的垂向识别能力, 获取更为精细的三维月壳与上月幔结构.     

新近月球重力场模型与地形模型的局部导纳和相关性分析

本文利用三个高阶重力场模型LP150Q、GLGM-3和SGM150j以及嫦娥地形模型CLTM-s01,在频率域内使用固定窗口的方法,研究了不同重力场模型的重力/地形局部导纳谱与局部相关谱的全球分布,以及典型质量瘤盆地重力/地形局部导纳谱与局部相关谱分布的特征.结果表明:加入远月面重力场信息有助于增强重力场模型在中高频段的信号强度;三个重力场模型LP150Q、GLGM-3和SGM150j均适合于作近月面重力/地形局部导纳与局部相关性的分析和近月面地球物理参数的估计;重力场模型LP150Q和GLGM-3较适合作远月面大范围的研究,不适合于作远月面重力/地形局部导纳谱与局部相关谱的分析以及作远月面局部区域地球物理参数的估计,SGM150j较适合于作远月面局部区域地球物理参数的估计;近月面大型质量瘤盆地异常质量的尺度比远月面质量瘤盆地异常质量的大,而深度也比远月面的深.     

Isostatic response of the Laccadive Ridge from admittance analysis of gravity and bathymetry data

The Laccadive Ridge (L-R), trending roughly parallel to the west coast of India, is an intriguing segment of the northernmost Chagos-Laccadive Ridge (C-L-R) system. Although crustal nature and isostatic response of the southern C-L-R is well known, there are no similar studies on the L-R. In the present study, the isostatic response of the lithosphere beneath the L-R is estimated so as to characterize its crustal nature, total crustal as well as effective elastic plate thickness and mode of compensation. Twelve gravity and bathymetry profiles across the ridge were analyzed using linear transfer function and forward model techniques. The observed admittance function within the diagnostic waveband of 250 < λ > 80 km (0.025 < k > 0.080 km⁻¹) fits well with (i) the Airy model whose average crustal thickness (T_c) and density are 17 ± 2 km and 2.7 × 10³ kg m⁻³, respectively, and (ii) the thin plate flexure model of isostasy with an effective elastic plate thickness (T_e) of 2–3 km. The estimated average crustal thickness and density are in good agreement with published seismic refraction results over the ridge. The results of the present study support an Airy model of isostasy for the L-R. The low T_e value, in view of other published results in the study area, suggests stretched and loaded continental lithosphere of the L-R during the evolution of the western continental margin of India.     

Three-dimensional admittance analysis of lithospheric elastic thickness over the Louisville Ridge

Using bathymetry and altimetric gravity anomalies, a 1° 9 1° lithospheric effective elastic thickness(Te) model over the Louisville Ridge and its adjacent regions is calculated using the moving window admittance technique. For comparison, three bathymetry models are used: general bathymetric charts of the oceans, SIO V15.1,and BAT_VGG. The results show that BAT_VGG is more suitable for calculating T e than the other two models. T e along the Louisville Ridge was re-evaluated. The southeast of the ridge has a medium Te of 10–20 km, while Te increases dramatically seaward of the Tonga-Kermadec trench as a result of the collision of the Pacific and IndoAustralian plates.     

应用LP165P模型分析月球重力场特征及其对绕月卫星轨道的影响

通过现有的最新月球重力场模型LP165P和GLGM-2模型对月球重力场的特征进行了分析,计算了相应重力场的阶方差,给出了两种模型在月球外部空间不同高度上的重力异常分布图,分析比较了截断至不同阶次的月球重力场模型在不同高度上所反映的月球重力场的特征和差异.此外,利用GSFC/NASA/USA的GEODYNⅡ轨道分析软件模拟计算了不同高度处卫星的轨道变化,得出了在进行一定高度的轨道计算时,可以对重力场模型进行适当截断的结论.     

海洋岩石圈板块有效弹性厚度研究

本文在前人研究大陆岩石圈板块有效弹性厚度的基础上,建立研究海洋岩石圈板块有效弹性厚度的理论模型,推导出与大陆岩石圈不同的海洋岩石圈板块响应函数 Z(k,Te) 理论计算公式.并分析海洋岩石圈板块响应函数 Z(k,Te) 的特点.文中对实际的海洋测量数据的响应函数 Z(k,Te) 进行计算和分析,估算我国南海南沙海域和南海中央海盆岩石圈板块有效弹性厚度分别约为10 km和6~7 km.     

月表温度对于月幔对流影响的数值模拟研究

行星内部对流计算中, 一般都将其表面温度作为常温处理.但在月球、水星等无大气的天体表面, 温度与纬度明显相关, 月球两极和赤道的平均温度相差可以达到100 K以上.纬度相关的温度边界条件, 是否会影响天体早期对流特征与内部热状态, 过去没有得到重视和研究.本文使用有限元方法进行了二维球壳对流模型的热演化模拟, 以评估无大气行星上, 与纬度高度相关的表面温度对其内部对流和演化的影响.模拟计算结果表明, 表面温度会对月球对流形态产生较大影响, 两极因为相对更冷而易于形成下降流, 上升流更倾向于从赤道位置开始, 在早期演化中表现得尤为明显.受边界条件影响, 月球两极与赤道的岩石圈厚度差异可以达到400 km以上.今后在研究太阳系内月球、水星一类没有大气的天体演化、特别是早期演化时, 对于表面温度纬度相关分布的影响应该予以考虑.

     

上月壳中的散射引起月震尾波的数值模拟研究

在阿波罗月震记录中普遍存在着强烈持久的尾波信号,这样的波形特征无法用均匀分层月球模型解释.一个普遍被接受的解释是月震尾波由月球浅层结构对月震波的散射引起.我们采用基于交错网格的伪谱和有限差分混合方法模拟研究非均匀上月壳对月震波的散射效应,在此基础上解释月震尾波的形成机制,并估计出上月壳速度扰动的强度.我们发现,在均匀分层模型基础上,进一步考虑上月壳中的非均匀结构对月震波的散射效应,能有效地解释月震信号中强烈持久的尾波.我们认为月震尾波可能是由上月壳中的低波速、低衰减和散射这三个因素的共同作用所引起.采用不同的扰动标准差模拟上月壳的非均匀性,并比较模拟波形与真实月震图的相似程度,我们发现上月壳中速度扰动的标准差应该在3%到5%之间,很可能接近于3%.     

The thickness and structural characteristics of the crust across Tibetan plateau from active-sources seismic profiles

The Tibetan plateau as one of the youngest orogen on the Earth was considered as the result of continent-continent collision between the Eurasian and Indian plates.The thickness and structure of the crust beneath Tibetan plateau is essential to understand deformation behavior of the plateau.Active-source seismic profiling is most available geo-physical method for imaging the structure of the continental crust.The results from more than 25 active-sources seismic profiles carried out in the past twenty years ...     

应用Lane-Emden方程分析下月幔厚度与月核半径大小

文中取圈层结构和球对称形态为月球的基本结构假设,并以月球平均密度和无量纲惯性矩作为约束,数值求解月球Lane-Emden方程,得到下月幔厚度和月核大小的变化范围.结果表明月核的密度在4.7 ~7.0 g/cm3范围内变化时,月核半径的变化范围为704~356 km,相应的月幔厚度的变化范围约为33～381 km,月核占月球总质量的百分比在0.6%～7%之间变化.所得结果可为后续的关于月球内部结构的研究提供一定的参考.     

The effective elastic thickness of the lithosphere in the collision zone between Arabia and Eurasia in Iran

The effective elastic thickness, T_e, has been calculated in the collision zone between Arabia and Eurasia in Iran from the wavelet coherence. The wavelet coherence is calculated from Bouguer anomalies and topography data using the isotropic fan wavelet method, and gives T_e values between 14.2 and 62.2 km. The lower value is found in the Central Iranian Blocks and the East Iranian Belt which are bounded by several large strike-slip faults with lithospheric origin. The higher value occurs in the east of the South Caspian Sea Basin. The resulting T_e map shows positive and negative correlation with shear wave velocity and surface heat flow, respectively. A comparison between the seismogenic thickness (T_s) and T_e in Iran suggests that T_e > T_s. Results of the load ratio in Iran indicate that in most of the study area surface loads are much more prevalent than subsurface loads, except in the Central Iranian Blocks and NW of Iran. Intermediate to low T_e values in Iran were inherited from multiple rifting and orogenic activities from Late Precambrian (∼650 Ma) to present day which are not only reflected in thin and warm lithosphere but also an increasing seismicity rate.