Forward simulation of gravity for crustal structure of Xiachayu-Gonghe profile in eastern Tibetan plateau

The crustal structure of Xiachayu-Gonghe geophysical profile in eastern Tibetan plateau is simulated with Bouguer anomaly corrected for sediments and lithosphere.The forward simulation shows that the thickness of upper crust in eastern Tibetan plateau is about 20 km,and the density is 2.78 3 3 × 10 kg/m.The bottom interface of middle crust changes from 30 km to 40 km,the density of middle crust is 2.89 3 3 × 10 kg/m.The materials with low density of 2.78 3 3 × 10 kg/mexist in middle crust,and those with hig...     

青藏高原东部地壳物质流变模型及汶川地震机理探讨

利用GPS、大地电磁、P波层析成像等数据分析了青藏高原东部地壳运动情况和中下地壳物质流的分布及运动情况,提出了青藏高原东部地壳物质流变模型,认为在青藏高原东部存在两条巨大的、具有固定通道和边界的弱物质流,其他区域则有离散的、不均匀的弱物质流分布。巴颜喀拉块体内部的弱物质流在向东流至龙门山断裂带时,大部分弱物质沿断裂带向南北方向分流,小部分弱物质在断裂带附近沉积、上涌,造成通道堵塞,最终引发了汶川地震。     

利用重力数据反演中国东海海域莫霍面深度

莫霍面是地壳与上地幔的分界面,莫霍面的研究有助于认识地球深部构造及演化。在以往的研究中,由于重力反演方法、使用资料不同,中国东海海域莫霍面深度反演结果有较大不确定性。通过收集中国东海海域高精度地形和自由空气重力异常数据,计算了布格重力异常并分析了其构造特征。提取了中国福建省大田至中国台湾省花莲剖面和中国东海陆架盆地至菲律宾海盆剖面的重力异常数据,采用人机交互正演、反演拟合技术得到了这两条剖面的地壳密度与莫霍面深度。通过向上延拓的方法提取了莫霍面所引起的重力异常,在两条剖面反演结果和地震探测结果的约束下进行Parker-Oldenburg界面反演,得到了该地区的莫霍面深度。反演结果显示,中国东海海域莫霍面深度的变化范围为-34.4~-8.8 km,其结构呈两凹两凸的特征。     

用拉萨点大地测量资料检测青藏高原地壳的增厚

青藏高原地壳的隆升与增厚,是一个复杂的热点问题.印度板块和欧亚板块的碰撞挤压导致地壳的隆升与增厚,已被地质、构造学等方面资料证实,但利用大地测量资料定量确定高原地下地壳增厚速率的很少.基于此,利用高精度绝对重力测量资料及GPS结果定量检测高原拉萨点地下地壳增厚速率((3.9±0.8)cm/a),并给出简单的动力学模型,...     

利用掩星技术研究南极地区顶部电离层特性

掩星观测能够提供地面到低轨卫星轨道高度处的整个电离层电子密度剖面,对于顶部电离层的研究有重要的作用。本文利用COSMIC(constellation observing system for meteorology ionosphere and climate)掩星数据反演了电子密度剖面,提取了F₂层峰值高度(hmF2)、F₂层峰值密度(NmF2)、垂直标尺高(vertical scale height,VSH)等电离层参数,研究了南极地区的F₂层在太阳活动周期内的变化、年际变化、周日变化等,并且重点分析了南极地区的顶部电离层的垂直结构特征,尤其是威德尔海异常在垂直方向上的变化。结果表明,整个南极的hmF2每日均值在250~300 km左右,NmF2每日均值在1~8×1011 el/m3之间,VSH每日均值在100~250 km,威德尔海异常主要表现在顶部电子密度的增强和底部电子密度的减少。     

月球Airy均衡状态与月壳厚度估计

月球水准面异常和表面地形变化是其内部密度不均匀和各个界面的起伏变化的体现,因此利用水准面和地形之比(geoid to topography ratio,GTR)可估计月球均衡和月壳厚度。本文基于月球重力场模型SGM100h和地形模型STM359_grid-02,经过去除表面玄武岩填充和深层异常质量影响,并结合理论Airy均衡模型中GTR与参考月壳厚度的关系,计算得到了新的月壳厚度模型。该模型的月壳平均厚度为36.9 km,背面比正面平均厚约13.5 km,Apollo12/14登陆点的月壳厚度分别是28.3 km和29.1 km。在各月海盆地存在着中央较薄、四周逐渐增厚的趋势。     

川藏公路中段地质灾害现象的航空遥感研究

川藏公路巴塘至林芝段位于我国青藏高原东南部,该地区是现今地壳运动十分强烈的地区之一,地形起伏强烈,气候变化多样,因此地质灾害十分发育,川藏公路就穿过这样一个复杂的地区。为查明公路沿线的地质灾害分布情况,90年代初,地矿部航空物探遥感中心沿川藏公路进行了彩色红外航空摄影,比例尺为1∶6万。通过彩色红外航片的解译及野外实地观测,圈定出滑坡、泥石流及崩塌等灾害现象,并对这些灾害的强度、活动性及其对公路的影响进行分析,最后对灾害成因及治理方法提出了建议。     

用变密度模型反演青藏高原的莫霍面深度

采用密度随深度呈指数变化的变密度模型来反演莫霍面深度，给出了利用指数密度模型在波数域中计算重力异常的正演公式压界面深度的反演公式。结果表明，青藏高原莫霍面呈现出边缘浅、中部深，边缘变化快、梯度大，中间变化梯度趋缓的特点。通过对常密度模型、变密度模型及地震反演得到的莫霍面的比较，证实变密度模型更适合于莫霍面结构的反演。     

中国西部地壳现今变形特征及其机制探讨

以中国大陆及周边10年来近400个GPS测站的复测资料为基础，获取并绘制了现今地壳水平运动与变形图像，结果表明：青藏块体内西半部南北向只存在微弱的缩短变化（5mm/a左右），东半部南北向则没有缩短的迹象，南北缩短的区域主要位于青藏块体南缘的喜马拉雅条带（约15mm/a），北缘中部的柴达木西区（约15mm/a）和青藏块体北面的天山块体及周围地区（约15mm/a）；青藏块体大约有10mm/a的东西拉张，但不均匀，自西向东经历了由弱到强再有所减弱的过程，整个西部地区东边缘的东向运动表现为南强北弱的左旋特征；川滇菱形块体不是逃逸块体而是变形块体；青藏块体东缘及附近地区是东向运动的消减区带，面应变结果显示，青藏块体周边以面收缩为主，内部则以面膨胀为主；其以北的地区以面收缩为主（但压中有张），面应变的量级为10^-8/a。这样的变形结果，若只靠来处于印度板块的北向挤压是无法解释的。由此并结合最新的地球物理研究成果可推断或证实，地壳下部来自南向的物质涌入是控制青藏块体乃至中国大陆形变的另一大动力源，甚至可能是主导动力源；或者具有深、浅立体活动的某种协同性。     

基于多源SAR数据的2022年门源Ms 6.9地震同震破裂模型反演研究

2022年1月8日青海省海北州门源县发生Ms 6.9地震,震中位于青藏高原东北缘祁连-海原断裂中段,属历史地震空区,基于多源合成孔径雷达（synthetic aperture radar,SAR）遥感数据研究该地震的破裂模式对理解青藏高原东北缘构造变形机制、应变释放过程以及地震危险性评估具有重要意义。首先利用Sentinel-1数据和合成孔径雷达差分干涉测量（differential interferometry synthetic aperture radar,D-InSAR）技术获取了门源地震的同震形变场,视线（line of sight,LOS）向形变场显示此次地震造成了约20 km长的地表破裂,最大形变约0.75 m;然后基于Sentinel-2卫星数据,利用光学影像配准和相关技术获取了本次地震的东西向同震形变场,最大同震位移达2.5 m;最后基于均匀弹性半无限位错模型,以LOS向形变场为约束反演了断层的滑动分布模型。结果显示,门源地震是一次典型的左旋走滑型地震,地震破裂主要集中在0~10 km深度范围,最大滑动量3.25 m,滑动角10.44°,对应深度4.89 km;反演给出的矩震量为1.07×1019 N·m,对应矩震级Mw 6.6。结合野外考察和地质资料,初步判定发震断裂为冷龙岭断裂,并引起托莱山断裂发生同震滑动。同震库仑应力结果显示,冷龙岭断裂东段和托莱山断裂西段应力状态为加载,未来具有发生强震的风险。     

基于实测重力数据的秦岭地区均衡异常与垂向构造应力分析

确定秦岭地区准确的均衡异常与垂向构造应力对认识该地区深部构造特征、动力学机制等具有重要意义。目前,高精度重力数据是获取均衡异常与垂向构造应力的重要手段之一。采用高精度重力/GPS联测数据,得到秦岭地区的自由空气重力异常与布格重力异常,反演均衡异常与垂向构造应力。研究结果表明,均衡面深度在40~49 km之间,莫霍面深度范围为39~48 km,垂向构造应力大小在-28~24 MPa之间。秦岭北侧的渭河盆地处于不均衡状态;四川盆地北部的均衡异常与垂向构造应力几乎为零,地壳处于均衡状态;在秦岭出现局部的负均衡异常,表明存在一定的地壳运动。     

Ionospheric tomography based on GNSS observations of the CMONOC: performance in the topside ionosphere

This study carries out a quantitative analysis of the performance of ionospheric tomography in the topside ionosphere, utilizing data of October 2011 collected from 260 Global Navigation Satellite System (GNSS) stations in the Crustal Movement Observation Network of China. This tomographic reconstruction with a resolution of 2° in latitude, 2° in longitude and 20 km in altitude has more than 70 % of voxels traversed by GPS raypaths and is able to provide reliable bottom parts of ionospheric profiles. Compared with the observations measured by the Defense Meteorological Satellite Program (DMSP) satellites (F16, F17 and F18) at an altitude of 830–880 km, the results show that there is an overestimation in the reconstructed plasma density at the DMSP altitude, and the reconstruction is better during daytime than nighttime. In addition, the reconstruction at nighttime also indicates a solar activity and latitudinal dependence. In summary, with respect to DMSP measurements, the daytime bias is on average from ?0.32 × 10⁵/cm³ to ?0.28 × 10⁵/cm³, while the nighttime bias is between ?0.37 × 10⁵/cm³ and ?0.24 × 10⁵/cm³, and the standard deviation at daytime and at nighttime is, respectively, 0.082 × 10⁵/cm³ to 0.244 × 10⁵/cm³ and 0.086 × 10⁵/cm³ to 0.428 × 10⁵/cm³. This study suggests that vertical ionospheric profiles from other sources, such as ionosondes or GNSS occultation satellites, should be incorporated into ground-based GNSS topside tomographic studies.     

小波分析在重力界面反演中的应用

基于Parker-Oldenburg反演方法，分析了低通滤波器B（K）的不同阈值对位场分离的影响。分别采用小波变换和低通滤波对青藏高原地区布格重力异常进行了位场分解和莫霍面反演，并将反演结果与地震资料作比较。结果表明，在重力位场分解中小波多尺度分解可以代替低通滤波器B（K），避免了闻值的选取。     

CRUST 2.0模型在均衡位模型构建中的应用研究

基于均衡理论构制地球重力场模型中一个关键问题是扰动质量的确定,不同的地壳密度分布将得到不同的扰动质量。本文立足于面凝聚模型和Airy模型两种均衡补偿机制,研究了CRUST 2.0全球地壳模型在构制高分辨率地球重力场模型中的应用,推导了顾及地球物理信息的两种均衡重力场模型构建公式,分别讨论了CRUST 2.0模型和补偿深度在两种补偿机制中构建重力场模型的贡献。数值分析表明,地壳模型中Moho面深度的算术平均值22.97 km不是最佳补偿深度,而40 km相对最优,补偿深度的对模型超高阶部分影响较小;CRUST 2.0模型能够在361-1080频段内较好地改善原模型;相同补偿深度的面凝聚模型和Airy模型在不同频段的优劣性不一致。     

2015年尼泊尔地震的震前电离层异常探测

提出了一种基于奇异谱分析的电离层异常探测的方法。通过对尼泊尔地震震中周围GIM格网点TEC时间序列的探测,发现在2015年4月23日震中东部区域出现电离层正异常。进一步利用二维电离层地图分析异常空间分布,发现出现电离层正异常的区域为25°N-37.5°N,90°E-110°E,时间为2015年4月23日UT9:00-15:00。利用中国陆态网数据计算异常区域卫星穿刺点轨迹STEC变化情况,发现2015年4月23日穿刺点轨迹进入异常区域后STEC值比前后几天明显增大,而离开异常区域后又恢复正常。采用CIT(computerized ionosphere tomography)方法详细地呈现了电离层异常的三维形态,发现4月23日UT9:00-15:00在震中东部区域出现电离层正异常,峰值位于约30°N,115°E,高度范围为100~500 km,且异常峰值随高度变化与电离层本身垂直密度分布规律相一致。     

多视线向InSAR形变场约束的改则地震滑动分布反演

利用3种不同视线向LOS(Line Of Sight)的ENVISAT ASAR数据进行干涉处理,提取多视线向(Multi-LOS)的同震形变场;结合同震形变场特征与震源机制解,构建了改则地震双断层破裂模型;利用四叉树采样后的多视线向同震形变场进行约束,通过梯度下降法(Steepest Descent Method,SDM)与Crust2.0地壳分层模型反演了改则地震的同震滑动分布特征。结果表明:反演的形变残差得到有效控制,基本介于0±10 cm之间;主震断层的滑动量主要位于断层面2—16 km深部,最大滑动量可达1.34 m,位于断层面6.4 km深处;余震断层滑动量主要位于断层面2—6 km深部,最大滑动量可达0.90 m,位于断层面3.52 km深处;主震断层与余震断层均以正断为主,但主震断层还具有一定的左旋走滑分量,而余震断层的左旋走滑不明显;当剪切模量μ取3.2×1010Pa时,反演获得的主震与余震地震矩M0分别为6.34×1018N·M与1.20×1018N·M,分别相当于矩震级MW6.47与MW5.98。     

结合现代大地测量成果探讨中国东部构造运动的力源问题

对中国东部所处的构造环境进行了分析和研究 ,结合现代大地测量成果 ,指出中国东部地壳运动主要是受陆陆碰撞 ,大洋板块俯冲及由二者引起的地幔对流三种主要因素控制 ,其中以印度板块与欧亚大陆的碰撞和菲律宾海板块向欧亚大陆的俯冲对中国东部的水平地壳运动及地幔对流对中国东部地壳垂直运动的影响占主导地位。在水平方向上 ,中国东部地壳的主应力方向为近东西向的压应力 ,但总体上是向东推移的。在垂直方向上 ,表现为南部隆升 ,北部沉陷。     

全月球撞击坑的空间分布模式

以基于嫦娥探月工程公开数据识别的全月球直径大于500 m的106 016个撞击坑为研究对象,划分月海、月陆、经向、纬向研究区域,采用核密度估计与Ripley's K函数的规格化函数-L函数相结合的GIS点模式分析方法,研究全月球撞击坑的空间模式。研究结果表明,全月球撞击坑分布形成了三个聚集中心,南北两极核密度低,东半球核密度高,西半球核密度低,北半球核密度高,南半球核密度低;月陆地区的核密度大于月海地区的核密度,在撞击坑直径范围1~500 km范围内,月陆地区的撞击坑数量是月海地区平均水平的5倍;全月球撞击坑的L（d）曲线随距离变化的过程中在总体上呈现先增后减的态势,经向、纬向研究区位在不同空间尺度上的聚集程度存在差异。     

局部重力异常向上延拓的实用算法

针对局部重力异常向上延拓计算复杂、耗时长的问题,该文基于泊松积分离散化的基本原理,提出一种快速的局部格网重力异常向上延拓的实用算法;并结合中国东北和青藏高原地区大地水准面的重力异常格网数据,采用该延拓方法分别计算了空中10、50、100km处的重力异常,将其与等高度的EIGEN-6C4模型结果对比分析。实验结果表明:在顾及边界效应影响的情况下,相对于EIGEN-6C4模型,中国东北和青藏高原地区重力异常向上延拓的最大均方根误差分别优于1.5和3.5mGal;在保证精度可用的前提下,计算效率可以有大幅度提高,证明了该方法解算局部重力异常向上延拓的适用性。     

Moho面扰动重力梯度信息的提取

在运用重力和重力梯度资料反演Moho面时,关键步骤之一即是从原始测量信号精确提取只包含该层面单一密度信息的扰动(异常)值。本文主要工作有:1为减小GEMMA Moho团队的点质量模型计算误差而采用正演精度更高的空间域Tesseroid单元体和频谱域球谐分析与综合方法,并对这两种方法进行了结果对比;2如何合理利用地壳先验模型资料。本文中最后提供了基于GOCO03S模型可以用于后续Moho面反演的重力梯度主对角线分量的全球扰动值,并对所有试验数据进行了讨论和分析。