基于欧拉反褶积方法估算华北地区重力变化的等效源参数

利用华北地区2009—2014年绝对重力与相对重力多期重复观测资料, 得到不同时空尺度的华北区域重力场动态变化图像。 采用欧拉反褶积方法, 通过对理论模型试算, 获得最优反演参数, 对引起华北地区重力场变化的场源深度和空间分布规律进行了反演计算和分析。 结果表明: 当构造指数为1时, 适合对流动重力场变化数据进行反演。 实际资料的反演结果在2009—2014年间的场源位置集中于河套断裂带。 本文研究方法可以用于重力场反演和以场求源的定量研究。 本工作为流动重力变化信号的反演和解释提供一条新思路, 也为构建地震重力预报指标体系提供了定量依据。     

基于欧拉反褶积方法计算川滇交界重力变化场源特征

本文以川滇地区2012-2014年来的多期流动重力观测网络数据为基础,采用欧拉反褶积方法对引起重力变化的场源深度和空间分布规律进行了反演和解释.本文通过构建理论模型。得到了最优的反演参数,并对实际数据进行了计算和分析.结果表明:选择构造指数(SI)为1时适合对流动重力数据进行反演.实际资料的反演结果显示在2012-2014年间的重力变化场源位置更集中于垂直于昭通断裂的北西向分布,场源深度分布在30±10 km范围,形态与鲁甸地震发震构造位置相似.这可能与2014年8月3日鲁甸M_S 6.5地震前的中上地壳的深部应力场变化相关.依据本文研究结果和方法,可以开展由场至源的定量研究,为流动重力变化信号的反演和解释提供一条新思路.     

基于欧拉反褶积方法计算辽宁地区重力变化场源特征

以2012—2018年辽宁地区的流动重力观测资料为基础,结合实际地下地质体构造特征构建理论模型,应用欧拉反褶积法对重力变化场源深度及空间分布特征进行反演和解释。结果表明:在辽宁西部辽蒙交界和海城—岫岩断裂带附近场源位置集中,地下介质活动增强;欧拉反褶积方法适用于对流动重力观测资料的重力场反演及以场至源的定量研究应用。     

基于时变重力数据的川滇地区场源模型反演和解释

时变重力信号能反映地球内部介质迁移引起的不均衡变化,本文利用三维欧拉反褶积方法,通过建立合适的场源模型获得最佳反演参数,并采用水平梯度滤波法消除部分虚假发散解,优化反演结果.在此基础上,利用川滇地区2015-2019年流动重力重复观测资料,分析了不同时空尺度的区域重力场动态变化特征,开展对川滇地区重力变化场源特征的定性...     

辽宁地区时变重力场源变化特征分析

地震重力分析通过研究时变重力场变化获取地球内部介质物性变化信息.采用贝叶斯重力网平差方法对辽宁地区2011-2014年共计四年7期的流动重力观测资料进行处理,对研究区重力观测网总体监测能力做出分析,选用欧拉反褶积对研究区的重力变化场源深度及空间分布特征进行反演和解释.通过反演计算发现,在2013年灯塔Ms5.1地震前沈...     

欧拉反褶积法在航空重力勘探中的应用

在论述欧拉反褶积基础理论与方法的基础上,以我国某海域航空重力资料为例,对该海域内地质异常体(侵入岩、断鼻构造)及断裂构造等进行了欧拉反褶积反演计算,获得了场源深度等信息,确定了场源位置及边界,并与航空布格重力异常、垂向导数、上延、水平梯度模、剩余异常以及重磁联合反演结果等资料相互验证,取得了很好的应用效果.基于该地区的反演效果,证明欧拉反褶积法可应用于航空重力勘探中,可为其他航空重力勘探区计算场源位置及深度信息提供可靠并且准确的研究方法,从而达到辅助航空重力勘探测量的效果.     

不同高度数据联合欧拉反褶积法研究

基于不同测量高度重力场及其梯度数据可同时对应同一场源并用于反演场源位置的分析原理,拓展不同高度场数据在欧拉反褶积法中的应用范围.首先,立足于对欧拉反褶积方法的理论研究基础,提出不同高度数据融合联合欧拉反演公式.其次,在理论模型上对多种高度数据联合反演做了测试分析计算,验证了不同高度场数据融合联合欧拉反褶积法能够改善位场解释中单一观测面数据计算带来的解的发散问题,收敛过程由此改善.最后,将本文方法应用于龙门山地区实际重力数据的解释,获得了研究区断裂分布特征.     

华北时变重力场离散小波多尺度分解

利用华北地区地震重力监测网的绝对重力与相对重力多期重复观测资料,处理获取不同时空尺度的华北区域重力场动态变化图像.利用二维小波分解技术,将不同场源深度异常进行了分离,并对不同时空尺度的重力变化给出了解释,提高了对华北地区重力场变化趋势的认识水平.在此基础上,通过对小波细节的功率谱分析,可以获得各阶小波变换逼近及小波细节分析图所对应的场源深度.研究结果表明,不同时空尺度的重力场变化对于深入认识华北地区潜在地震危险性具有一定的科学意义.     

北天山中段时变重力场离散小波多尺度分解

利用北天山地区2016～2019年观测的4期流动重力观测资料,分析研究一年尺度的重力场动态变化特征,并利用小波分析方法,将不同场源深度的重力异常进行分离。通过功率谱分析,获取各阶小波重力细节对应的场源深度。研究结果表明,2017年8月9日精河M_S6.6地震前,震中位于负值集中区,四阶小波重力细节显示震中附近出现明显的四象限分布;2020年1月16日库车M_S5.6地震前,震中位于负值区,小波重力细节整体量值较小;功率谱估算的场源近似深度与2次地震的震源深度相近。     

基于二维经验模态分解的河北省及邻区流动重力场时空动态变化分析

搜集河北省及邻区2010—2019年20期的流动重力观测数据和绝对重力观测数据,利用二维经验模态分解方法获取河北省及邻区范围内(110°E～120°E,36°N～42°N)不同尺度、不同场源深度下的分解结果,并结合该时间段内M≥4.0震例进行回溯性检验。结果表明,当半年时间尺度与一年时间尺度下的1阶、2阶固有模态函数结果出现正-负重力高值差异或四象限异常变化时,在异常变化中心200km范围内存在2年内发生M4.0以上中强地震的可能。该结论可为河北省及邻区后续震情分析和研判提供参考。     

青藏高原东北缘重力场深部结构及其动力学特征

本文采用欧拉反褶积、场源参数成像(SPI)、场源边界提取(SED)、莫霍面反演、地壳三维可视化等多源方法,对青藏高原东北缘地区的布格重力场进行反演与分析,深入研究该地区的深部结构与变形特征,探讨区域深部孕震环境及动力学机制.研究表明,青藏高原东北缘的布格重力场整体呈负异常值,具有明显的分区性,表现出鄂尔多斯盆地异常值相对偏高、阿拉善块体次之、青藏高原块体极低的特点,其中海源断裂系形成了一条宽缓的弧形重力梯度条带,梯度值达1.2 mGal·km^-1.欧拉结果显示,鄂尔多斯盆地相比于青藏高原块体而言,场源点具有较强的均一性,场源强度值高(密度值高)且深度稳定在25~32 km范围内,而高原块体的中下地壳尺度广泛分布着低密度异常体.SPI图可知,海源弧形断裂系位于“浅源异常”弧形区,反映其地壳较为活跃,易发生中强地震.SED图揭示青藏高原地壳向东北扩展,经过几大断裂系的调节后运动矢量向东或东南转化,SED与GPS、SKS运动特征大致相同,说明地表-地壳-地幔的运动特征有着较强的一致性.青藏高原东北缘地区壳幔变形是连贯的,加之莫霍面由北向南、由东向西是逐渐加深的,因此属于垂向连贯变形机制,不符合下地壳管道流动力学模式.区域形成了似三联点构造格局,其中海源弧形断裂系的深部地壳结构复杂,高低密度异常体复杂交汇,是青藏高原、阿拉善、鄂尔多斯三大块体相互作用的重要枢纽,其运动学特征总体为中段走滑尾端逆冲,而断裂系正处于大型的弧形莫霍面斜坡带之上,具备强震的深部孕震环境,因此大尺度的运动调节与深部孕震条件共同促使了该地区中强震的多发.     

时变重力场球面模型反演算法和模拟实验

时变重力场是研究地球内部介质物性变化的重要手段.本文提出了一种适用于地面流动重力测量获得的时变重力信号的场源反演方法,该方法采用球坐标系下的六面体单元来模拟场源介质,适合大尺度地震流动重力测量数据的等效源模型构建.通过引入重力时变信号的一阶光滑先验条件,压制了时变重力信号中的短周期高频分量,可用于提取与地震孕育相关的长...     

基于地质体空间位置优化约束的航空重力梯度数据三维物性反演

重力数据的物性反演面临着严重的多解性问题,降低多解性的有效手段是加入约束条件.而边界识别、深度估计及成像方法可获取地质体的水平位置、深度范围等几何参数信息,本文将基于数据本身挖掘的地质体几何参数信息约束到物性反演中,以降低反演的多解性.通过引入基于深度信息的深度加权函数及基于水平位置的水平梯度加权函数建立优化约束条件,有效地提高了反演结果的横向及纵向分辨率.重力梯度数据包含更多的地质体空间特征信息,将优化约束反演方法应用到全张量数据的反演中,模型试验表明本文方法反演结果与理论模型更加吻合.最后对美国路易斯安那州文顿盐丘实测航空重力梯度数据的应用表明,本文方法在其他地球物理、地质资料不足的情况下获得更可靠的反演结果.     

稳定的鄂尔多斯地块在整体运动吗?

以华北地区三维流变结构和活动地块划分为基础,结合速度结构、热结构等其他地质地球物理资料,建立起一个与实际情况较为相符的三维黏弹性体模型,在GPS速度场约束下,本文实现了华北及其邻近地区岩石圈动力学三维数值模拟.通过与GPS速度场及计算的欧拉极参数的拟合对比分析,详细论证了鄂尔多斯地块数值模拟结果的可靠性,并印证了鄂尔多...     

陕西重力网优化改造及监测能力评估

陕西重力网监测范围由关中盆地扩大到覆盖了鄂尔多斯块体南缘、关中盆地、秦岭山地及陕南、关中主要活动断裂带,同时与豫西、晋南、宁夏区域重力网实现了联网,测网监测能力由原来只具备对网内5级地震的监测提升到具备对发生在网内6级地震的监测。基于3个绝对重力基准约束下的重力观测平差结果表明,测网单位权中误差为7．7×10^-8 m·s-2,平均点值中误差7．9×10^-8m·s-2,当以2．5倍中误差作为限差时,可以识别发生在监测区域内40×10^-8m·s-2左右的重力相对变化,为研究鄂尔多斯块体南缘重力场变化提供依据。     

鄂尔多斯块体及其周缘上地幔各向异性分析研究

对布设在鄂尔多斯块体及其周缘的固定宽频带地震台网90个台站记录作远震SKS波形资料偏振分析,采用最小切向能量法求得每个台站的SKS快波偏振方向和快慢波时差,获得块体及其周缘上地幔各向异性图像,并结合1999～2007年相对鄂尔多斯块体的GPS水平地壳运动速度场,分析块体及其周缘的各向异性特征和壳幔耦合特征并重新认识块体...     

青藏高原东北缘重力异常多尺度横向构造分析

本文研究了青藏高原东北缘地区布格重力异常特征,采用优化滤波法和归一化总水平梯度垂直导数法对研究区重力异常进行多尺度分离和横向构造分析.分离出的多尺度重力异常特征表明:1) 青藏高原东北缘地区大致以东经106°线为界,有一条醒目的重力异常梯级带,即贺兰山-六盘山-川滇南北构造带的北段,其东西两侧布格重力异常特征在形态和走向上截然不同,意味着两侧密度结构和构造特征存在明显差异. 2) 鄂尔多斯地块内部定边以北,重力异常高带走向由北东向转为近南北向,推测定边附近存在一个密度或构造界面,其两侧物质组成和构造特征具有差异,对比大尺度重力异常和中尺度重力异常,表明异常特征的这种差异主要是由上地幔深部结构引起的. 3) 青藏高原东北部各块体深部边界位置与地表构造分布不同,反映出该区构造复杂,深浅构造差异大. 4) 由于印度-欧亚板块碰撞及随后印度板块持续向北的挤压作用,造成青藏高原东北缘中、下地壳物质在巨大的北东向推挤力和鄂尔多斯刚性块体阻挡的共同作用下,沿着相对软弱的秦岭造山带方向蠕动.依据多尺度重力异常及其横向构造特征,综合推断出研究区内五条断裂带,即秦岭地轴北缘断裂带、海原-六盘山断裂带、香山-天景山断裂带、烟筒山断裂带和青铜峡-固原断裂带,并分析了它们在地壳深部的可能展布特征.     

鄂尔多斯地块及邻区重力均衡研究

为更加精细地了解鄂尔多斯及其邻区的地壳均衡状态,本文在考虑地壳密度横向变化的基础上计算了该区域的重力均衡异常。首先,利用研究区内重力异常和真实莫霍面深度进行反演得到壳幔密度差分布,以艾里均衡理论为基础计算了莫霍面的理论深度;其次,通过莫霍深度理论值与真实值对比来获得研究区的重力均衡异常;最后,结合区内地震分布,讨论了重力均衡异常与地震活动的关系。结果表明:研究区内盆地以负均衡异常为主,山地则表现为正均衡异常,鄂尔多斯地块内部基本均衡;研究区内中强地震主要分布在重力均衡异常梯度带上。      

重力与地形数据揭示的巴颜喀拉块体东缘垂向构造应力场

利用基于消去-恢复原理的最小二乘配置方法,对2009-2013年相对重力/GPS联合观测数据与EGM2008模型数据进行融合,更新了巴颜喀拉块体东缘地区的自由空气与布格重力异常场.基于该布格重力异常数据,以CRUST1.0地壳密度模型为初始条件,使用二维多边形棱柱体正演与非线性最小二乘反演方法,获取了巴颜喀拉块体东缘地壳分层密度结构.基于地壳不可压缩和均衡调整原理提出了计算垂向构造应力新方法,并结合上述地壳分层密度结构和地形数据计算了巴颜喀拉块体东缘垂向构造应力分布.结果表明,龙门山断裂带中南段蓄积了较高的正向构造应力(约40 MPa),马尔康周边地区蓄积了较高的负向构造应力(约—30 MPa).对研究区域1970年以来5级(Ms)以上地震进行统计发现,地震多发生在垂向构造应力梯度带上,垂向构造应力为正的地区易触发浅源地震,为负的地区易触发深源地震.在地壳横向变形强烈的区域,垂向构造应力与地震深度的对应关系减弱.     

Estimating Field Source Parameters of Gravity Change in North China Based on the Euler Deconvolution Method

Based on the absolute and relative gravity observations in North China from 2009 to 2014, spatial dynamic variations of the regional gravity field are obtained. We employed the Euler deconvolution method and the theoretical model to get the best estimates of parameters. Gravity field change caused by the depth and distribution in North China is calculated by back analysis. The results show the structural index that equals 1 is suitable for inversion of the gravity variation data. The inversion results indicate that the depths of anomaly field sources are spread over the Hetao fault. The research method of this paper can be used in the quantitative study on the field source and may shed new light on the interpretations of gravity change, and also provide quantitative basis for earthquake prediction index criterions based on the gravity change.