根据重力数据研究黄海周边断裂带在海区的延伸

根据黄海及周边地区的布格重力资料,通过解析延拓、目标场提取、任意水平方向导数计算、离散小波变换等处理,得到各种有关断裂的信息.经过与地质资料综合分析,选择123°E经线为典型剖面,以地震资料建立初始模型,对该剖面进行重力正反演迭代拟合,最终得到各模块的密度参数及分布,并在此基础上分析了研究区主要断裂的地质地球物理特征,给出了研究区的断裂带、块体结合带分布图.重点对朝鲜半岛西缘断裂带和五莲-青岛-荣城断裂带进行了讨论,提出五莲-青岛-荣城断裂带并未进入朝鲜半岛与临津江断裂带相连.认为朝鲜半岛西缘断裂带西侧属于扬子块体的部分曾受北向应力作用向北发生了平移.由五莲-青岛-荣城断裂带和南黄海北部断裂带、朝鲜半岛西缘断裂带及济州岛南缘断裂带共同组成的断裂带应该是中朝与扬子块体之间的结合带.     

华南及其相邻边缘海域一些重要断裂的地球物理证据

通过对华南及其相邻的边缘海域的布格重力异常和磁力数据的处理和分析，利用水平方向导数、小波变换及典型剖面反演的共同结果，在研究区中分辨出方向各异的主要断裂共39条，根据重磁异常特征并结合层析成像结果分析了研究区内断裂的分布与延伸，特别对红河断裂带等重要断裂进行了重点讨论，并探讨了它们的延伸及与周边各地质单元之间的关系。     

黄海中央断裂带的地球物理证据及其与边缘海演化的关系

根据黄海及周边地区的布格重力资料，通过解析延拓、目标场提取、任意水平方向 导数计算、离散小波变换等处理，得到各种有关断裂的信息.经过与地震层析成像结果和地 质资料的综合分析，认为黄海中央断裂带是一组“X”型交叉断裂而不仅仅是一条NW向延 伸的断裂，并提出了有关的地球物理证据.经分析认为：黄海中央断裂带的存在是造成黄海 东西两侧在地球物理场面貌、断裂分布特点与规模上有较大差异的原因之一.由于该断裂带 的存在，致使郯庐断裂带的右旋活动所产生的应力对黄海东西两侧的影响不一致，因而产生 了黄海西部重力异常等值线凌乱、密集、断裂密布但规模相对东部较小的现象.认为黄海中 央断裂带受扬子块体向中朝块体嵌入过程的影响，形成一组近SN向为锐角的“X”断裂带 ，但该断裂带具有明显多期活动的迹象，不仅与特提斯体制下块体碰撞、俯冲作用有关，也 与后期太平洋板块向欧亚板块的聚敛、俯冲作用有关.     

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.     

龙门山断裂带地壳结构的三维建模

为了实现龙门山区域地质信息的科学管理与共享,推动该区域地球物理资料的统一管理,本文在整理现有二维地球物理探测数据的基础上构造了龙门山断裂带区域的三维地壳结构模型,并结合实测的布格重力异常数据对模型进行了分析。结果表明,地层模型正演的整体重力场与实测布格重力异常基本吻合,初步证明该模型的正确性。局部重力场显示:在该模型的尺度下,沉积层对整体重力场的变化贡献较小;中上地壳有不同程度的隆起和坳陷,与前人研究所揭示的低速异常体吻合;地幔表现为规则的自西北至东南单调上升的重力异常梯度带,与前人反演结果的趋势一致,从而证明了模型的可靠性。最后在重力资料约束下对模型进行了反演,进一步修正了模型。      

卫星重力资料在柬埔寨磅逊盆地中的应用研究

柬埔寨磅逊盆地位于泰国湾东部,构造上处于古特提斯缝合带东侧,属于中-古生代盆地,早期(石炭-二叠系)为板内克拉通盆地,晚期(晚三叠纪)由于北部抬升逐渐转换为板块边缘,受构造运动的多期改造变成陆内裂谷盆地.长期以来,磅逊盆地石油地质勘探研究程度很低.没有进行过任何油气勘探工作,缺乏地震、钻井资料.为了深入分析评价该区油气勘探潜力,此次研究综合应用新采集的2D地震资料和高精度卫星重力数据(样点分布密度:0.02°×0.02°),根据重力场理论,利用全球重力场模型(EGM96)计算了布格重力异常、重力垂向二阶导数和重力水平总梯度异常.利用地震资料对卫星重力资料进行约束反演、综合解释,预测了盆地基底埋深,分析了构造特征,划分了构造单元,为下一步勘探研究指明了方向.     

长江三峡及邻区布格重力异常小波多尺度分解

基于离散小波变换理论,对长江三峡及邻区的布格重力异常进行多尺度分解,获取局部场、区域场和1—4阶小波细节。结果显示:4阶小波细节中,秦岭—大别造山带东西向正异常与扬子地块和秦岭—大别造山带之间的相互作用相关;M3.0以上地震大多位于区域场东向突出部位,即2阶和3阶小波细节所反映的负异常区,另有小部分位于4阶小波细节所反映的黄陵背斜正异常西侧,这种现象可能与黄陵背斜新构造运动相关。      

龙门山断裂带深部构造和地壳组分的分段特征

宽频带远震记录来自龙门山断裂带周边的几个区域数字地震台网和2003~2006年流动地震观测计划布设的台阵的132个台站。使用H-k倾斜叠加方法计算了各个台站的地壳厚度和波速比。研究区域地壳厚度总体变化是:地壳从东向西增厚,东部的最小厚度为37.8km(XAN)和39.0km(GYA),西部的最大厚度是66.6km(DNB)和68.1km(MAD)。从东南向西北横跨龙门山断裂带的地壳急剧增厚,从东南的41.5km(AXI)增厚到西北的52.5km(WCH)。根据Airy均衡理论,用132个台站的高程和观测地壳厚度数据,求得研究区域内在最小二乘意义下的壳幔密度差为Δρ=0.649g/cm3,地形高程为零时的平均地壳厚度H0=37.9km。然后用布格重力异常资料计算均衡重力异常。就整体而言,龙门山及其周边地区基本上处于均衡状态,大部分地区的均衡异常在[-25mgal,25mgal]区间内。两个例外地区可以用局部密度异常来解释:龙门山断裂带南段和中段的西北侧呈正均衡异常分布,可能是松潘-甘孜块体沿龙门山断裂逆冲推覆到四川盆地块体之上造成的地形质量多余形成的;攀西地区正均衡异常可能与地壳中铁镁质成分增加、地壳密度增大有关,而不是未补偿地形质量引起的。泊松比的空间分布可以细分为3个区域:松潘-甘孜地体北部和西秦岭造山带(即青藏高原东北缘)具有低泊松比(ν0.26),扬子地台具有低-中泊松比(ν0.27),松潘-甘孜地体南部、三江褶皱带和四川盆地具有中-高泊松比(0.26ν0.29)。这一分布表明,当前的研究无法推断出Roydenetal.(1997)提出的青藏高原东部广泛分布的下地壳流。然而,龙门山南段局部地区存在的高泊松比(ν约为0.30)可以看成是铁镁质组分和/或部分熔融的证据,表明那里的下地壳部分熔融是可能存在的。松潘-甘孜块体东南部地区的下地壳处于富含流体或温度较高的部分熔融状态,它有助于青藏高原的下地壳物质向东运动。青藏高原东部中上地壳向东运动受刚性强度较大的扬子地台的阻挡,沿龙门山断裂带产生应变积累。当应变积累达到临界值,发生急剧的摩擦滑动,释放积累的应变能,产生汶川MS8.0地震。     

二维多尺度离散小波/小波包分析进行重力区域场和局部异常分离的模型分析

建立了三个不同的重力异常模型,在MATLAB下,利用二维离散小波/小波包变换分别对这三个模型的区域场和局部异常进行分离.(1)通过用相同的模型,选择不同的小波进行重力场分离具有良好的效果,但不同小波分析之间存在着较小的差异;(2)小波包分解比小波分解更精确,但小波分解能够直接确定低频成分,而小波包分解需要建立与实际地质情况更相符的模型来确定低频系数;(3)针对本文所建立的模型,在小波分析中Coiflets小波系的精度更高,但在小波包分解中Daubechies小波系的精度更高.     

利用重力/GPS联合观测数据计算地壳垂向构造应力的新方法

本文提出一种基于重力/GPS联合观测数据计算垂向构造应力的新方法.计算步骤如下:(1) 通过重力/GPS联合观测数据计算布格重力异常;(2) 依据布格重力异常数据推算莫霍面深度;(3) 依据GPS观测数据,通过均衡理论计算均衡面深度;(4) 依据莫霍面与均衡面之间剩余物质(壳幔物质密度差)所承受的附加浮力,计算地壳承载的垂向构造应力.本文利用上述构造应力新算法,计算了巴颜喀拉块体东边界及周边地区垂向构造应力分布,发现龙泉山断裂带以东地区垂向构造应力基本为零,龙泉山断裂带与龙门山断裂带之间地区垂向构造应力为正值,巴颜喀拉地块东部垂向构造应力为负值.鲜水河断裂带东南段周边蓄积了-40~-50 MPa的垂向构造应力,且梯度变化剧烈;松潘高原蓄积的垂向构造应力大约为-10~-20 MPa,相对较小.     

沂沭断裂带重力场及地壳结构特征

沂沭断裂带为郯庐断裂带山东段,新构造运动显著,是华北地区的强震活动带之一。文中收集了该地区的布格重力数据,利用小波多尺度分析方法对重力场进行有效分离,研究区域地壳结构特征及断裂空间展布,并应用Parker变密度模型对区域莫霍面进行反演分析,得到以下几点结论:1)重力区域场显示,沂沭断裂带形成了NNE走向的大型重力梯度带,分隔了鲁西、鲁东地块,成为区域内重要的地球物理分界线。2)重力局部场显示,中上地壳结构复杂,沂沭带内部呈现两堑一垒的重力异常格局,5条主干断裂形成线性梯度带分布于东、西地堑内,鲁西块体的多条NW向活动断裂交切于沂沭断裂带,多数断裂只交切于西地堑,而蒙山山前断裂和苍尼断裂横穿沂沭断裂带;下地壳结构相对简单,发生明显的褶曲构造,表现出大规模高、低密度异常相间排列的典型特征。3)区域莫霍面形态东高西低,沂沭断裂带形成了莫霍面陡变带,造成了东西分异格局,潍坊东—莒县—临沂一线出现莫霍面上隆区,具有强震发生的深部孕震环境。4)区域内地震多发于高、低重力异常转化带之间,特别是活动断裂对应的重力梯度条带之上,地震的发生与断裂活动有着密切的关系,沂沭断裂带地震活动性最强,且东地堑强于西地堑。     

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.      

DEEP STRUCTURE OF NORTHERN HENAN PROVINCE AND ADJACENT AREAS DERIVED FROM GRAVITY AND SEISMIC SOUNDING DATA IN RELATION TO DISTRIBUTION OF EARTHQUAKES

We conduct the wave field separation of the gravity field for northern Henan Province and adjacent areas by the wavelet multi-scale decomposition method, and obtain multi-order gravity wavelet details and regional gravity field information. Then the Parker density surface inversion is used to invert the Moho interface. Based on the analysis of wavelet details in different orders and results of three seismic sounding profiles available in this area, we attempt to reveal the deep crustal structure of the study area. Research results show that the crustal structure is dominated by uneven density distribution accompanied by uplifts and depressions in the region with obvious heterogeneities of the density in horizontal and vertical directions. The gravity field characteristics in the middle-upper crust correspond to the surface topography, the lower crust is dominated by the large-scale high-low gravity anomalies, and several major depression basins show the characteristics of low velocity and low density. At the same time, the depth of the Moho interface changes greatly, which forms the block structure pattern of the regional crustal thickness. Among these features, the area with relatively large variations of the Moho is located in the transition zone of the basin to the Taihang Mountains, or exactly the Moho mutation belt. The Moho interface of the basin area as a whole is dominated by the uplift intertwined with local variations, of which the least and largest depths are 31km and 37km, respectively. Due to the gravity isostasy, the crustal thickness is larger(about 41km)in the northwest of the Taihang Mountains, with less average crustal density. In the study area, earthquakes tend to occur around the transition zone with density changes where the Moho is locally convex. The seismogenic mechanism may be associated with upwelling of upper mantle materials, low-velocity and low-density structures in the middle-lower crust and connection of deep large faults. Moreover, the deep large faults play a controlling role in the distribution of regional earthquakes.     

黄海及其邻区深部结构特点与地质演化

根据黄海及其周边地区的布格重力资料，通过多种方法处理，得到有关断裂的信息并求取了研究区的地壳厚度分布. 经过与地震层析成像结果、地质资料的对比和综合分析，认为朝鲜半岛西缘断裂带和济州岛南缘断裂带均为深大断裂，断裂带的两侧速度结构存在较大差异. 推断朝鲜半岛和南黄海分别属于不同的地质单元. 根据对岩石层结构的综合分析，认为中朝与扬子块体在黄海海域的接触关系是扬子块体推覆于中朝块体之上. 从目前的地震层析成像、重力异常、地壳厚度分布等结果来看，还不足以判断扬子与华南块体结合带在黄海海域中的准确位置.     

全球扰动场源的研究及其大地构造意义

作为大地重力学反问题研究的实际应用，本文计算了全球扰动场源．在参数选择、赋值模式上，首先考虑到地球的成层结构与密度异常分布．研究表明，地球内部物质分布的不均一性主要体现在岩石层块体内部，并一直延深到幔核边界；地壳中的构造活动与地球内部物质分布状态相关．从大地构造学的角度，分析对比讨论了扰动场源所揭示的地球深部地质作用机理．     

全球扰动场源的研究及其大地构造意义

作为大地重力学反问题研究的实际应用,本文计算了全球扰动场源．在参数选择、赋值模式上,首先考虑到地球的成层结构与密度异常分布．研究表明,地球内部物质分布的不均一性主要体现在岩石层块体内部,并一直延深到幔核边界;地壳中的构造活动与地球内部物质分布状态相关．从大地构造学的角度,分析对比讨论了扰动场源所揭示的地球深部地质作用机理．     

南海及邻域现代构造应力场的数值模拟

将南海及邻域的现代构造应力问题视为弹性板的平面应力问题,用有限元法对现代构造应力场进行计算。以海沟俯冲带为主要边界,全区离散成1130个单元和612个节点。根据各单元的地壳厚度、P波速度、密度以及泊松比将区内地壳分成5种类型。考虑了4种外力作用方式,这些外力分别反映了印澳板块和菲律宾海板块对研究区的作用力大小和方向。将计算得出的最大主压应力方向与震源机制解的P轴方向进行比较,选择一种和后者符合最好的边界条件和计算结果作为可取模式,并分析了南海及邻域现代构造应力场的分布格局。     

南黄海和东海地区现代构造应力场特征的研究

分析研究了南黄海和东海地区18口石油勘探钻井的井孔崩落特征,结合对琉球岛弧和冲绳海槽地区浅源地震震源机制解的分析,确认了南黄海地区与我国华北地区有类似的现代构造应力场特征;并得出东海地区的最大水平压应力方向为NEE-SWW,最小水平压应力方向为NNW-SSE,它们分别与冲绳海槽地区的最大和最小主压应力方向接近;东海地区地壳上层的水平差应力可能不强,这与该地区没什么地震活动的特点是一致的．根据应力场特征推断,我国东部地区并未受到菲律宾海板块俯冲的推挤作用,而是可能受到垂直于冲绳海槽走向的拉伸作用的影响．     

南黄海和东海地区现代构造应力场特征的研究

分析研究了南黄海和东海地区18口石油勘探钻井的井孔崩落特征，结合对琉球岛弧和冲绳海槽地区浅源地震震源机制解的分析，确认了南黄海地区与我国华北地区有类似的现代构造应力场特征；并得出东海地区的最大水平压应力方向为NEE-SWW，最小水平压应力方向为NNW-SSE，它们分别与冲绳海槽地区的最大和最小主压应力方向接近;东海地区地壳上层的水平差应力可能不强，这与该地区没什么地震活动的特点是一致的．根据应力场特征推断，我国东部地区并未受到菲律宾海板块俯冲的推挤作用，而是可能受到垂直于冲绳海槽走向的拉伸作用的影响．