CALCULATION OF THE VERTICAL GRADIENT OF THE GRAVITY FIELD USING THE FOURIER TRANSFORM*

Fourier transform techniques have been used to calculate the theoretical filter (amplitude) response function of Nth order vertical derivative continuation operation. The amplitude response functions of the vertical gradient and its continuation follow from the same. These response functions are subsequently used to calculate the weighting coefficients suitable for two dimensional equispaced data. A shortening operator has been incorporated to limit the extent of the operator. For comparative study, some of the developed coefficient sets and the one presented in this paper are analysed in the frequency domain and their merits and demerits are discussed.     

乌鲁木齐地磁台环境磁场梯度测量及分析

使用高灵敏度的Ｇ８５６,ＤＴＺ－２型核子旋进式磁力仪,对乌鲁木齐地磁台１９９个测点的磁场梯度进行了复测,经过严格的数据校正处理,重新作出了ΔＦ等磁力线图,并分析讨论了台站院内环境磁场的变化特征,测量结果表明;乌鲁木齐地磁台仍处于磁场正常区,工作环境符合《地磁台站观测规范》要求。     

大连九龙地磁台场地梯度的跟踪测量分析

介绍了大连九龙地磁监测中心建设过程中场地磁场梯度的跟踪测量情况。根据中国“地震及前兆数字观测技术规范”电磁部分的要求,在地磁台站建筑施工过程中,需要用质子旋进式磁力仪在施工现场对场地磁场背景进行监测。     

两台地磁场垂直分量日变形态的位相关系分析

本文用最大相关时间描写两台地磁场垂直分量日变形态的位相关系。通过恰当的数据处理方式,从两台（北京台和武汉台）地磁垂直分量的整点值计算出最大相关时间。它的平均值等于两台的地方时差。此外最大相关时间还有明显的以年为周期的季节性变化,变化幅度约为0.7小时。对最大相关时间作了傅氏分析,结果表明它含有周期为29.8±0.6天和13.7±0.2天,振幅约为0.06小时的周期变化。     

两台地磁场垂直分量日变形态的位相关系分析

本文用最大相关时间描写两台地磁场垂直分量日变形态的位相关系。通过恰当的数据处理方式,从两台（北京台和武汉台）地磁垂直分量的整点值计算出最大相关时间。它的平均值等于两台的地方时差。此外最大相关时间还有明显的以年为周期的季节性变化,变化幅度约为0.7小时。对最大相关时间作了傅氏分析,结果表明它含有周期为29.8±0.6天和13.7±0.2天,振幅约为0.06小时的周期变化。     

基于InSAR与GPS观测的汶川同震垂直形变场的获取

发震断层的形变是断层活动的重要参数之一,对认识断层性质、震源机理有重要作用。文中以逆冲性质为主的汶川地震为例,采用符合地表水平形变特征的Biharmonic样条插值对GPS水平形变矢量插值,然后再分解为EW和SN向分量。利用可靠的GPS观测值对InSAR参考点进行校正,统一两者的坐标系。通过对汶川地震视线向形变场剖面与GPS对比分析发现,断层上盘GPS与InSAR观测参考点相差9.93cm,而下盘则为-11.49cm。在此研究基础上,通过GPS水平形变场与InSAR视线向形变场联合解算,获取了汶川地震垂直连续形变场。结果表明,断层两侧垂直形变衰减较快,横跨断裂带形变量30cm的宽度不超过50km;沿发震断层附近垂直形变高值区分布不均匀,主要集中分布在发震断裂的汶川县城至都江堰段、茶坪—北川—南坝段和青川段。这3段各有特色,南段断层两侧垂直形变极不对称,主要以上盘剧烈抬升为主,最大抬升区域在映秀镇至连山坪一带,抬升量达到5.5m。中段表现为较强的反对称性,断层一侧抬升另一侧沉降。该段上盘最大抬升区域在茶坪东侧,抬升量为255cm,下盘最大沉降量在永庆,沉降量为-215cm。北端垂直形变相对较小,主要分布在青川北侧,呈对称分布,在发震断层最北端,最大抬升量为120cm。     

地球磁场的全球变化特征

本文根据最新修正的第七代国际地磁参考场模型,计算了中心偶极矩,中心偶极位置参量;计算了偏心偶极位置及其参量,给出了近四人世纪中心偶极和偏心偶极的变化图象。发现了偏心偶极漂移速率在１９７０年代出现地磁“ｊｅｒｋ”,这些结果是很有科学价值的。     

ORIGIN OF THE ANOMALIES OF GRAVITY AND ITS VERTICAL GRADIENT OVER CAVITIES IN BRITTLE ROCK*

Investigations show that the depth range of the gravity method for detecting cavities is considerably greater than expected on the basis of theoretical calculations that consider only the depth and shape of the cavity. The cavity generates its own gravity field that is the sum of the activity of the cavity itself and the density changes caused in the surrounding rocks by the process of their destruction as a result of the cavity's expansion. The latter factor is decisive for the cavity's detection by the gravity method in several cases. The extent of the zones of change density in the surrounding rocks and their actual shape depend on many parameters. Thus, the determination of the depth of the cavity cannot be made by comparing measured and theoretical curves of gravity anomalies. The location of the center of gravity of the area disturbed by the cavity or upper boundary of its development towards the ground surface can be determined by denoting the singular point of gravity as a result of the downward analytical continuation of Ag. The Strakhov-Grigorieva-Lapina (1977) method fulfils the necessary conditions in the field.     

地磁場倒轉的电磁模型

本文是根据地球基本磁場起源的“发电机”理论而提出的地磁場倒转的电磁模型,认为地磁場的倒转是地核内部“环型”場反向的结果,若地球转速的“突然”扰动够大,则地幔与地核之间的电磁作用可以引起地球内部“环型”場的反向,从而实现地磁場的倒转,计算表明,这一扰动的性质是地球蒋动周期的减小,其数量级为10~2毫秒。文章的末尾计论了反向地磁場的维持问题,得出倒转磁場维持的时间间隔约为10~3年—10~6年。     

中国地磁台环境场的计算与分析

根据国际参考地磁场(IGRF)模型,计算出1945年5月—1990年5月中国部分地磁台的计算年均值,并与相应观测年均值比较,计算出地磁台各个地磁要素的磁异常值以及地磁台异常场的模量,本文的计算结果将为认识地磁台的地磁场环境、地磁台站资料评比提供依据。     

地磁場倒轉的电磁模型

本文是根据地球基本磁場起源的“发电机”理论而提出的地磁場倒转的电磁模型,认为地磁場的倒转是地核内部“环型”場反向的结果,若地球转速的“突然”扰动够大,则地幔与地核之间的电磁作用可以引起地球内部“环型”場的反向,从而实现地磁場的倒转,计算表明,这一扰动的性质是地球蒋动周期的减小,其数量级为10~2毫秒。文章的末尾计论了反向地磁場的维持问题,得出倒转磁場维持的时间间隔约为10~3年-10~6年。     

磁暴短周期感应场和佘山地区地幔电导率

本文用周期图技术分析了佘山台磁暴时的地磁记录,较好地获得了时间范围10分钟到120分钟内的隐蔽周期。由水平成层的多层一维地球的电导率模型出发,从中估计出跟上地幔内高导电层相应的隐蔽穿透周期,得出这个高导电层深度约为90公里,其厚度约为42公里,它跟上层电导率之比为17。     

地磁场的漂移运动和强度变化

在修正了Briggs提出的移动变形图案相关分析法基础上,对全球非偶极子磁场以及6个行星尺度磁异常区的漂移特性和强度变化进行了研究.结果表明,在1900-2000年期间,全球非偶极子磁场以0.15°/a的平均速度向西漂移,强度累计增长了29%;6个行星尺度异常区的西漂运动存在明显差异,其中漂移最快的是赤道附近的非洲异常,平均西漂速度为0.26°/a,其次是南半球的澳大利亚异常(0.23°/a),最慢的是欧亚异常(0.09°/a).除西漂外,大多数异常区还有较小的北向漂移.在1940-1955年期间北半球的欧亚、北美和北大西洋3个异常区以及赤道地区的非洲异常几乎同时由西漂或西南漂转为西北向漂移;紧接着,南半球的南大西洋和澳大利亚两个异常区的漂移特征也发生明显变化,主要是漂移明显减慢,而不是漂移方向的转折.在6个异常区中,澳大利亚、南大西洋、非洲和欧亚4个异常区的强度有明显增加,而北美和北大西洋两个异常区的强度则显示了减小的趋势.     

区分地磁局部异常的源场理论

本文根据在柱座标系中近地面空间磁场解的普遍形式,建立了区分地磁局部异常源场理论的基本公式。与已有的工作比较主要不同点是: （1）与普拉爱斯等人的结论相反,从理论上普遍地证明了:不可能直接由水平面内单一分量的观测结果,区分垂直分量的内外源场; （2）证明了全部源场区分的理论公式是收敛和唯一的,保证了理论结果的完整性; （3）普拉爱斯和韦弗的理论方法对于三维和二维问题,必须分别独立地建立,而本文所建立的源场区分的基本公式,对于二维问题同样适用,可由此直接过渡到二维场的结果; （4）给出了一种由单一水平分量观测结果,区分垂直分量源场的间接近似方法。这在实际应用中是重要的。     

磁暴短周期感应场和佘山地区地幔电导率

本文用周期图技术分析了佘山台磁暴时的地磁记录,较好地获得了时间范围10分钟到120分钟内的隐蔽周期。由水平成层的多层一维地球的电导率模型出发,从中估计出跟上地幔内高导电层相应的隐蔽穿透周期,得出这个高导电层深度约为90公里,其厚度约为42公里,它跟上层电导率之比为17。     

太阳自轉对地磁場的影响（二）

作者在前一篇文章里分析每月五天国际磁扰日在太阳自轉周里的頻率分布,得到下述两个結論: 1.国际地磁干扰日在太阳自轉周里确实存在着一个不变的頻率分布,地磁場发生干扰的可能性,在頻率高的日序里約为在頻率低的日序里的二倍。 2.太阳的活动性,在太阳經圈上的分布是不均勻的,有些部分活动性強,有些部分活动性弱。     

太阳自轉对地磁場的影响（二）

作者在前一篇文章里分析每月五天国际磁扰日在太阳自轉周里的頻率分布,得到下述两个結論: 1.国际地磁干扰日在太阳自轉周里确实存在着一个不变的頻率分布,地磁場发生干扰的可能性,在頻率高的日序里約为在頻率低的日序里的二倍。 2.太阳的活动性,在太阳經圈上的分布是不均勻的,有些部分活动性強,有些部分活动性弱。     

地磁场的漂移运动和强度变化

在修正了Briggs提出的移动变形图案相关分析法基础上,对全球非偶极子磁场以及6个行星尺度磁异常区的漂移特性和强度变化进行了研究.结果表明,在1900-2000年期间,全球非偶极子磁场以0.15°/a的平均速度向西漂移,强度累计增长了29%;6个行星尺度异常区的西漂运动存在明显差异,其中漂移最快的是赤道附近的非洲异常,平均西漂速度为0.26°/a,其次是南半球的澳大利亚异常(0.23°/a),最慢的是欧亚异常(0.09°/a).除西漂外,大多数异常区还有较小的北向漂移.在1940-1955年期间北半球的欧亚、北美和北大西洋3个异常区以及赤道地区的非洲异常几乎同时由西漂或西南漂转为西北向漂移;紧接着,南半球的南大西洋和澳大利亚两个异常区的漂移特征也发生明显变化,主要是漂移明显减慢,而不是漂移方向的转折.在6个异常区中,澳大利亚、南大西洋、非洲和欧亚4个异常区的强度有明显增加,而北美和北大西洋两个异常区的强度则显示了减小的趋势.     

高压直流输电对地磁场观测的影响

2009年12月,甘肃天水、陕西乾陵等地磁台Z分量观测差值出现台阶式异常变化,同期陕西关中地区宝鸡、乾陵、周至等台站地电场观测也出现同步异常变化.经调查落实,确认此变化是由宝鸡—德阳±500kV直流输电工程试运行引起的.高压直流输电是近年来新出现的地磁观测中的一类干扰异常.根据对宝鸡—德阳高压直流输电线路邻近区域各地磁台站实际观测资料的分析,并结合安培定理和毕奥-萨伐尔定律计算了理想状态下高压直流输电对地磁观测的影响.结果表明,理论值与实际观测值基本相符,从而从机理上解释了高压直流输电对地磁观测影响的原因.由于计算时没有考虑不同地磁观测系统的差异和地下电性结构等因素的影响,因此计算方法有待进一步完善.