基于全球超导重力仪观测研究海潮和固体潮模型的适定性

利用国际地球动力学合作观测网络中20个台站22个高精度重力潮汐观测系列综合研究了目前使用的海潮和固体潮模型的适定性. 对原始观测数据实施仔细的预处理, 利用国际标准算法计算了潮汐重力参数. 基于负荷理论和不同全球海潮模型获得了8个主波的重力负荷矢量, 用二维平面插值技术获得了14个小波的负荷改正值. 顾及不同潮波振幅特征, 提出了计算台站平均观测残差和剩余残差矢量的“非等权均值法”, 分析了海潮负荷改正的有效性和振幅因子与理论模型间的差异, 同时还讨论了仪器标定问题. 获得了经海潮负荷改正后全球各台站平均潮汐重力参数, 结果说明观测与理论模型间的差异小于0.3%, 最大仪器标定误差不超过0.5%. 另外文章还用地表重力实测数据证实了Mathews理论中相对于周日O₁波而言, K₁波相位滞后略呈正值的结论.     

对油气藏潮汐重力勘探的探讨

利用油气藏潮汐重力异常直接找油是近年从俄罗斯引进的方法,但这一方法的原理在国内研究得很少,其有效性和可靠性还没有得到充分的论证.本文对油藏潮汐重力的形成机制、潮汐重力的观测和数据处理方法进行了研究.理论计算表明,油藏潮汐重力异常在微伽量级,而实际资料表明潮汐重力的观测误差为10μGal量级,油藏潮汐重力异常可能会被噪声淹没,所以没有观测到潮汐重力异常不等于地下没有油气;实际观测的潮汐重力异常可达数十μGal,即使超过观测误差的3倍,也不能将它直接归因于油藏产生的潮汐重力异常.例如:潮汐重力改正的误差可能达到数十μGal,对有效异常形成干扰.     

重力潮汐改正

高精度重力测量迫切要求提高重力潮汐改正的精度,本文应用现有的我国重力潮汐观测成果和海潮重力负荷改正计算结果,提出一组重力潮汐改正的实用计算公式。并且根据计算误差要求小于±1μGal的条件下,将我国划分为四个区,与合适的计算式相对应。此外,对近年来国外学者所提出的理论重力潮汐改正计算公式进行了评述,尤其对过去不曾注意的潮汐永久项（M₀S₀波）在潮汐改正中的影响进行了较详细的讨论。最后还对目前海潮负荷改正的精度提出了一些看法。     

中国及邻区重力合成潮汐参数

采用固体潮理论模型值和由最新的TPXO7海潮模型以及中国近海潮汐资料计算的海潮负荷效应,构制了中国及邻区的高分辨率的重力合成潮汐参数;并将合成结果与国家地震台网的重力观测值和武汉超导重力仪观测值以及香港台最新观测结果进行了比较. 结果表明,振幅因子的平均差异小于0.005,相位差的平均差异小于0.5deg;;观测结果与合成结果之间的差异与重力观测仪器有关,高精度的超导重力仪观测结果与合成参数更加一致;重力合成潮汐参数是观测值很好的模拟. 本文结果可为绝对重力测量等地表和空间大地测量提供固体潮改正模型,也可为没有实施观测的广大区域提供有效潮汐参数.      

武汉台重力潮汐长期观测结果

采用武汉台超导重力仪(SG C032)14年多的长期连续观测资料,研究了固体地球对二阶和三阶引潮力的响应特征,精密测定了重力潮汐参数,系统研究了最新的固体潮模型和海潮模型在中国大陆的有效性.采用最新的8个全球海潮模型计算了海潮负荷效应,从武汉台SG C032的观测中成功分离出63个2阶潮汐波群和15个3阶潮汐波群信号,3阶潮波涵盖了周日、半日和1/3日三个频段.重力潮汐观测的精度非常高,标准偏差达到1.116 nm·s^-2,系统反映了非流体静力平衡、非弹性地球对2阶和3阶引潮力的响应特征.结果表明,现有的武汉国际重力潮汐基准在半日频段非常精确,但在周日频段存在比较明显的偏差,需要进一步精化.对于中国大陆的大地测量观测,固体潮可以采用Dehant等考虑地球内部介质非弹性和非流体静力平衡建立的固体潮理论模型或Xu 等基于全球SG观测建立的重力潮汐全球实验模型作为参考和改正模型,海潮负荷效应应该采用Nao99作为改正模型.     

琼中台重力非潮汐变化气压与海潮负荷改正

本文对琼中台连续重力观测数据进行收集整理并处理,基于处理后的数据,进行了潮汐分析和非潮汐分析。潮汐分析采用VAV调和分析方法;非潮汐分析则分别进行了零漂改正、固体潮改正、气压改正和海潮改正。其中,零漂改正采用一般多项式拟合零漂的方法;气压改正采用VAV软件;海潮改正运用SPOTL程序,以NAO.99b潮汐模型计算了琼中台海潮负荷值。最终获得了改正后的琼中台重力非潮汐变化,结果表明琼中台的重力气压导纳值为-0.34×10^-8m/s²/mbar,气压改正幅度约为10×10^-8m/s²,海潮改正幅度约为5×10^-8m/s²。改正后,琼中台重力非潮汐变化数据,比仅进行零漂固体潮改正后的重力非潮汐变化数据中的潮汐信号更加微弱,说明进行海潮改正后的效果是明显的,该方法可进一步去除其中的潮汐信号。     

热带气旋对琼中台重力非潮汐变化影响研究

应用重力潮汐数据处理软件Tsoft对琼中台连续重力观测数据进行潮汐改正、零漂改正和气压改正,获取重力非潮汐变化数据;然后选取有代表性的4次台风——"纳莎"、"海燕"、"威马逊"和"海鸥",分析其登陆海南岛陆前后琼中台重力非潮汐值的变化,以研究热带气旋对琼中台重力非潮汐变化产生的影响及影响幅度。研究结果显示,热带气旋登陆海南岛陆前后,琼中台重力非潮汐变化值有所增大,其增大的幅度量级为10×10~(-8) m·s~(-2)左右,和风速、风力及台风中心与重力仪的距离相关。     

利用中国北部连续重力站资料评估全球潮汐模型精度

为评估全球潮汐模型在我国潮汐改正中的适用性,本文首先对10个重力站2016—2018年的观测数据进行了精度评定,而后基于均方根、和方根、纬度依赖关系以及重力残差等指标对7个全球潮汐模型进行了精度评定.结果表明:10个重力站的一些评价指标达到甚至超越了早期超导重力仪,例如M2波潮汐因子的中误差普遍小于0.00070,其中...     

南极中山与昭和站重力海潮负荷效应及背景噪声研究

利用南极中山站LCR-ET21重力仪器与昭和站GWR058仪器获得的重力潮汐观测资料,采用最新的三个全球海潮模型(Dtu10,Eot11A和HAM11A)研究了南极地区的海潮负荷效应和背景噪声.结果表明,由三个海潮模型计算的重力负荷均值改正后,中山站O_1和M_2振幅观测残差分别由13.83%和20.55%下降到5.32%和5.95%,昭和站O_1和M_2振幅观测残差分别由10.84%和21.52%下降到1.91%和3.40%,说明海潮负荷改正的有效性.利用加汉宁窗的FFT变换,获得了地震频段的地震噪声等级(SNM),其值分别为1.574(中山站)和1.289(昭和站).而在潮汐频段,中山站的背景噪声比昭和站高一个数量级,主要由不同观测仪器和台站局部环境所致.本文结果可为进一步利用南极重力资料研究局部环境和全球动力学问题提供有效参考.     

中国大陆重力潮汐参数及其特征研究

给出了我国某些台站１９８９－１９９３年重力固体潮的观测结果，叙述了进行有关的改正的原理、方法、并给出经过改正后的潮汐参数。     

晋中南地区的重力场变化

本文对晋中南地区的重力复测资料、重力场变化及地震活动特征进行了分析,讨论了重力观测对山西断陷带地震监测的意义。     

重力台站资料的补插问题

从台站实际工作的需要出发,本文根据纵标组合理论,导出了一组重力观测资料的补插公式,并通过实例计算,检验了各种补插公式可能达到的精度,提出了补插资料时必须注意的一些原则问题。     

包头地区重力场变化与阴山带中强地震关系的初步分析

本文对包头地区的重力复测资料及重力变化、地震活动特征进行了分析，讨论了重力观测对阴山带地震监测的意义。     

龙陵震区的重力变化与强余震活动

本文对1976年龙陵震区的重力复测资料进行了分析。结果表明,震区发生的几次强余震前,重力测值都出现了明显的增大→减小的变化过程,余震发生后,重力值恢复。本文还对重力变化特征进行了初步探讨。     

三峡水库的建立对库区地球重力场及地壳形变的影响

作为人造工程的三峡水库的建立，使得库区水体聚集，地球质量重新分布，将使地壳的物理结构以及局部地球重力场发生变化．针对上述问题，对库区的水准面、点绝对重力值、垂线方向和高程、高程基准面等的重力场变化以及地壳形变进行了研究．主要结果是：当蓄水水位达到峰值１７５ｍ（坝高）时，大地水准面有２．２３－１１．２ｍｍ的变化，点重力值有（０．８３－４．６）×１０^－５ｍｓ^－２的变化，垂线偏差的变化分别为－０．６２＂－６．５０＂（南北方向）和－６．４２＂－１．３４＂（东西方向）地壳的形变量为１．３２－６．６５ｍｍ，这些变化将引起测区的高程产生３．５５－１７．８４ｍｍ的变化．因此，原有库区及其附近的测量资料（包括水准、天文、重力等）必须审慎使用，并应建立库区形变监测网，对地壳形变、地震、滑坡、大坝变形等进行监测．     

THE COLLOCATION APPROACH TO THE INVERSION OF GRAVITY DATA1

Gravity data inversion can provide valuable information on the structure of the underlying distribution of mass. The solution of the inversion of gravity data is an ill-posed problem, and many methods have been proposed for solving it using various systematic techniques. The method proposed here is a new approach based on the collocation principle, derived from the Wiener filtering and prediction theory. The natural multiplicity of the solution of the inverse gravimetric problem can be overcome only by assuming a substantially simplified model, in this case a two-layer model, i.e. with one separation surface and one density contrast only. The presence of gravity disturbance and/or outliers in the upper layer is also taken into account. The basic idea of the method is to propagate the covariance structure of the depth function of the separation surface to the covariance structure of the gravity field measured on a reference plane. This can be done since the gravity field produced by the layers is a functional (linearized) of the depth. Furthermore, in this approach, it is possible to obtain the variance of the estimation error which indicates the precision of the computed solution. The method has proved to be effective on simulated data, fulfilling the a priori hypotheses. In real cases which display the required statistical homogeneity, good preliminary solutions, useful for a further quantitative interpretation, have also been derived. A case study is discussed.     

大气重力信号的理论计算及其检测

基于标准大气定律和大气圆柱体分布模型,本文引进了大气重力格林函数,用离散格积方法求得了大气对重力场观测的影响,对台站高程、周围地形和地表温度变化等因素的影响问题进行了讨论．结果说明台站近区气压变化是大气重力信号的主要贡献者,考虑大气质量负荷引起的弹性地球形变效应后,对距台站0．5°的区域积分获得的大气重力导纳值为-0．3603μGal／hPa,占全球大气变化引起的总信号的90％以上,这一理论模型结果与超导重力仪实测结果相吻合,并能较有效地用于消除重力观测中的气压干扰成分．     

试论龙门山重力梯度带——兼论松潘、平武、迭溪等地震区的深部构造特征

本文分析解释了三维重力正、反演的计算结果,提出龙门山重力梯度带并不是一个简单的壳幔斜坡或陡坎。并进一步指出该重力梯度带的范围、发震断裂的深浅关系、次级构造的存在及其复杂图象等一系列深部地震地质问题都有待于揭示和认识。地震地质和地球物理两个学科的密切配合有可能回答上述问题,找出强震在龙门山重力梯度带乃至整个南北地震活动带内的蕴育发生规律。这对地震预报和工程地震都是有意义的,也将丰富大地构造的研究内容     

NVESTIGATION OF TECTONICS BY GRAVITY DETAILING*

Mapping of fault patterns is an important part of geophysical exploration. A computerized digital template analysis method is described which tests gravity maps for the effects of faults by comparing measured gravity data with calculated master curves. The interpreted gravity data are incorporated in a tectonic map using geological symbols and units, for ready use by the geologists. Tectonics can be investigated by gravity detailing if the smallest undulations on the Bouguer map are taken into consideration. Up to now, residual and derivative gravity maps have explained gravity effects by assuming spherical bodies which are almost unknown in geology. The method discussed here uses tectonic elements, such as fault-blocks and dikes as a basis of interpretation instead of the spherical bodies of the conventional interpretation methods. Gravity data can be easily and relatively cheaply obtained in the early phases of exploration by area wide spot coverage following lines of easy access such as roads, etc. Seismic studies, by contrast, have the disadvantage of being executed along predetermined profile lines. Only after sufficient detailing do seismic profiles permit-if at all -an areal mapping of faults. Thus a tectonic map is obtained only at the end of a geophysical survey instead of being available prior to the planning of costly seismic profiles. The use of gravimetric data and their interpretation by the suggested method provides tectonic detail maps in the early phases of geophysical studies. In addition, this article discusses a general geophysical interpretation method, using the investigation of faults by gravity as an example. Applications of this method for different gravity and magnetics problems as well as for combined interpretations are outlined. Detailed case histories will be published in later articles.     

中国固体潮向量空间分布特征的研究

本文对中比合作和我们独立获得的共10个台站17个仪器架次2890天的固体潮观测资料采用卡特莱特(Cartwright)的完全展开和维尼迪可夫(Venedikov)方法统一地进行了调和分析,并用中井(Nakai)方法对观测资料进行了拟合预处理以提高分析结果的信噪比,同时用线性内插方法处理了仪器灵敏度以资对比.本文着重讨论了分析结果所提供的我国大陆固体潮矢量空间分布的区域性特征及其与海洋负荷的关系.结果表明:中国大陆固体潮空间分布受到海洋负荷的明显控制.O1波尤为显着.文中讨论了仪器流变模型对观测矢量的影响.根据流变模型改正后的结果,所得到的地球对引潮力的实际响应的相位滞后,大多数发站都接近于-1,它论证了理论原则的正确性.文中还讨论了残差矢量与海洋负荷矢量的关系,它们的一致性最概括地说明了海洋负荷对固体潮的影响.文中用误差矢量的方法研究了分析结果的精度,它说明目前海潮改正的精度仍然是不够的.在上述工作基础上,文中最后得到了经海潮改正后的 M2波和 O1波的观测矢量.