旋转地震学及其进展

<正>在经典力学中,刚体运动需要用3个平移分量和3个旋转分量来描述。而传统地震学只观测平移运动,缺少对3个旋转分量的测量。旋转地震学是全面研究由地震、爆破和环境振动引起的地面旋转运动的一个新兴学科。通过对平移运动和旋转运动的联合观测和解释,对于广义的地球物理学(包括强地面运动地震学、宽频带地震学、地震工程学、地震物理学、地震仪表设备、地震灾害、地震构造、大地测量学)的研究具有重要意义。     

坡体平面旋转运动论述

斜坡坡体空间运动的方向、形式各不相同,有自上而下的平动,绕水平轴的立面旋转运动,也有绕铅直轴的平面旋转运动.本文综合讨论坡体平面旋转运动特点,力学模式稳定性分析及评价方法.     

中国大陆整体无净旋转基准及其应用

通常分析中国大陆水平位移（运动）场所采用的参考基准均是相对于欧亚板块的。这个基准对于分析中国大陆的整体运动及其与欧亚板块运动的关系等是合适的，但在研究中国大陆内部及其周边地区的相对运动时，上述基准就不是很恰当。以“中国地壳运动观测网络”1000余个GPS测站的复测资料（1999～2004）为基础，利用数值逼近理论等方法，给出了中国大陆整体水平运动的旋转参数及其一级块体的旋转参数，并用实际应用算例给予说明。     

频域技术应用于点云配准研究

点云配准技术在国内外各个领域都在不断的发展并且受到广泛关注,不同的配准方法都有其优势与不足。本文针对地面激光扫描获取的多个测站的点云的拼接问题,提出了一种新的配准方法,即在频域中对点云数据进行配准。该方法使用傅里叶变换将点云从空间域变换到频域,利用傅里叶变换可以将旋转、缩放这两个参数与平移参数分离,即可以单独在频域求解旋转和缩放,之后再在此基础上求解平移参数,从而实现对点云的配准。这种方法具有很强的鲁棒性,而且在频域中,不受点云本身噪声点、密度,或者某些结构缺失的影响,且不需要平移的初始估计。最后的实验结果也表明,本文的算法在实现点云配准时与传统的算法相比具有一定的优势。     

现今绝对板块运动

根据热点假设,热点对于中间层是固定的.相对热点的板块运动叫做绝对板块运动.绝对板块运动模型可以通过反演火山链传播的速率和走向数据以确定相对板块运动在角速度空间的原点来得到.利用一组近来(0～7.8 Ma)全球分布的热点的迁移速率和走向数据,结合板块运动模型NNR-NUVEL1A,已研制出一个叫做APM2的现今绝对板块运动模型.按照该模型,太平洋板块围绕60.063°S、102.210°E处的极以(0.833 0°±0.013 3°)/Ma的速率运动,非洲板块围绕46.849°N、44.372°W的极以(0.101 5°±0.013 4°)/Ma的速率运动,南极板块的运动则以46.871°N、146.942°E为极,速率为(0.084 6°±0.017 7°)/Ma,欧亚板块的运动更慢,极为27.291°N、171.925°W,速率为(0.065 5°±0.020 6°)/Ma.这一模型表明,岩石圈相对深部地幔有一个以49.423°S、90.625°E为极,速率为(0.198 3°±0.013 5°)/Ma的净旋转.表明太平洋热点同印度-大西洋热点不一致,显示太平洋热点的运动也不一致.为了分析和比较,还给出了仅用全球分布的热点的走向数据和仅用印度-大西洋热点的走向数据得到的板块绝对运动的角速度.     

甘肃省冬季月平均气温年际变化的旋转主成分分析

利用甘肃省５８个台站１９６１年１２月～１９９１年２月的平均气温资料，采用旋转主分量分析方法，研究了甘肃省冬季月平均气温的时空特征。结果表明，３０年来，全省有３个主要气温变化异常区，表现出不同的变化趋势     

ITRF2000无净旋转对中国大陆地壳形变的影响

通过计算全球14个1级板块的总角动量以及ITRF2000速度场相对NNR-NUVELIA的旋转分量，研究了ITRF2000的无净旋转(也称无整体旋转)符合特性。结果表明．虽然ITRF2000的速度场通过50个核心站归算到NNR-NUVELlA上．然而在研究中国大陆区域地壳形变时，它们之间的差异仍是不可忽视的，其差异性表现为：ITRF2000的速度场相对于NNR-NUVELIA模型的速度场表现为顺时针旋转．前者速度模量大于后者；两个速度场的差异量表现为东部大于西部，E-W向差异量最大值达到5mm／a以上，N-S向差异量接近4mm／a。提出了2种消除这两个速度场之间系统差异的方法。     

板块运动地球动力学机制探究

对前人提出的多种地球动力学机制特别是地幔对流说进行剖析,提出板块运动地球动力来源于地转离极作用和旋转半径变化造成的地转不同步作用,并受到刚性岩石圈板块应力平衡作用、惯性作用和弹性作用等内在规律的制约,另外规律性的固体潮作用和偶然性的陨石撞击作用是影响板块运动的附加应力因素。     

地球内核快速旋转的发现及其动力学意义

地球内核快速自转的发现,证实了地球圈层差异旋转理论,其动力学意义在于：（１）旋转系统有不同于非旋转系统的物质运动方式和能量转换方式;（２）圈层有序差异旋转与无序差异旋转的交替是地磁反向的原因;（３）由于内核差异旋转,太阳辐射通过影响核幔角动量交换和电磁耦合控制地球内能释放,形成天文周期和地质旋回的一一对应关系;（４）地球内能释放产生的深海热对流可以引起全球变暖;（５）太阳系的膨胀与收缩产生行星的差异旋转,并形成相应的降温阶段和增温阶段。     

GPS揭示的贝加尔湖地区现今地壳形变特征

利用贝加尔湖地区GPS监测网测站坐标,根据边长尽量相等的原则,形成了11个Delaunay三角形,计算了各三角形的形状因子,结果表明有9个三角形的形状因子大于0.1。利用3期GPS观测结果,通过对位移速率和应变分量的分析,初步得到以下基本认识贝加尔湖地区目前整体上处于拉张状态,拉张速度约为4.5±1.2mm/a,拉张方向为NW-SE方向;地壳应变是不均匀的,应变分量存在区域上的差异性。东部和西部主张应变均为NW向,但主压应变方向表现不一致,监测网东西两端的应变大于中部地区,最大应变为5.4×10-8,最小应变为-2.6×10-8。贝加尔湖东南部地壳处于压缩状态,压缩方向为NNW向和NNE向;东西部剪切应变比中部大,东西部剪切应变方向基本一致,表现为近南北向;7个三角形的面应变计算结果显示地壳为膨胀状态,2个三角形显示为压缩状态。大地转动结果表明,东北部表现为顺时针的旋转,而西部地区和中部显示为逆时针的旋转。GPS揭示的应变结果与地质和地震学结果基本一致。     

从辽宁东、西部地质对比论郯庐断裂的平移运动

辽宁东、西部地质上诸多差异并非是原地升降运动造成的，而是二个异地岩块经郯庐断裂大规模左旋平移运动迁移到一起的结果。辽东半岛原曾与鲁西－徐淮地区处于相同的古纬度。郯庐断裂北延的主干断裂应是抚顺－敦化断裂，它在辽宁境内是地层区划的重要界线。郯庐断裂在太古宙末期即已出现，曾多次变换其平移方向，最近一次大规模左行平移活动的高峰期是在晚侏罗世晚期－早白垩世，结束于孙家湾组或泉头组堆积之前。     

活动地块运动和应变模型辨识

推导了块体运动和应变的各种模型，讨论了各种模型的适用条件。利用模拟数据反演计算了块体运动和应变参数。基于模型的无偏性、有效性等概念，对块体的刚性旋转运动模型、旋转应变模型进行了辨识，结果表明：同时考虑块体刚性旋转运动和应变的模型比单独考虑刚性旋转的模型更符合实际，模型的适用范围更广。结合中国地壳运动观测网络及华北地区网实际观测所得的GPS速度场，对华北地区块体运动和应变模型进行了辨识。     

构造块体在球面上的运动及参数的确定

讨论了构造块体在球面上运动的两种运动学模型。其一称之为“完全模型”,把构造块体视为刚体,把地球近似为圆球,则块体在地表的运动可用该模型完全描述。其二称之为“平移模型”,当构造块体上的观测点不足时,通过增加约束条件,可用该模型描述块体间的相对运动。阐述了两种模型的适用范围以及确定运动参数的方法,导出了计算公式,并给出了两个算例。     

用GPS位移场进行中小区域变形分析方法探讨

因局部区域相对全球框架不可避免地存在整体刚性平动分量,常影响对局部范围内地壳相对变形量级与特征的判读.对分离局部整体刚性平动分量的方法进行了探讨,通过实例分析认为,对京津地区28个GPS连续观测站给出的位移速率场,整体平移法和欧拉矢量法都能得到较好的效果,但相比之下,对于类似的中小区域,整体平移法更加简单明了.     

鄂尔多斯的逆时针旋转与动力学

根据鄂尔多斯块体及周围地区的GPS数据。计算了鄂尔多斯相对于蒙古地台和欧亚板块的旋转参数,表明鄂尔多斯相对于蒙古地台和欧亚板块存在逆时针旋转。用GPS方法与地质学方法得到的鄂尔多斯相对于蒙古地台的旋转参数相同,证明鄂尔多斯自晚新生代以来的运动是稳定的。分析周围地区相对于鄂尔多斯的运动以及鄂尔多斯周围边界断裂带两侧的相对运动,发现鄂尔多斯主要受两对力作用：鄂尔多斯北部北西向拉张与南部北东向推挤形成的力矩作用,以及燕山块体对鄂尔多斯的NW向拉张作用力与华南块体对鄂尔多斯SE向拉张作用力。这两对作用力是促使鄂尔多斯发生逆时针旋转的驱动力。     

养马甸子韧性剪切带岩石矿物特征

养马甸子韧性剪切带发育在花岗岩房胜沟超单元,麻计沟似斑状二长花岗岩单元内,为一韧性平移剪切带,呈右行。据韧性剪切带中岩石矿物的应变特征,计算出该韧性剪切带剪应变值为1.24—2.32,形成深度为13—20km,温度为450—650℃,围压为325—550MPa,最大剪应力为σ=113—141MPa,差异应力为31—35MPa。■棱岩富SiO_,贫Al_2O_3、Na_2O和K_2O,各种矿物显微旋转应力结构发育,具铜矿化。     

基于重心基准的平面坐标转换研究

不同平面直角坐标系的转换包括平移、旋转和尺度因子4个参数,当转换系数矩阵严重病态时,参数解不可靠。考虑到自由网平差中的重心基准条件与转换模型的相关性,通过附加重心基准条件消去两个平移参数来解决转换矩阵严重病态的问题,从而求出正确的坐标转换参数。用实例对该方法进行了验证。     

对流参数主分量旋转法在西昌地区雷暴预报中的应用

为研究对流参数主分量旋转方案对西昌地区雷暴预报的影响,利用2006~2008年雨季(6~9月)T213模式输出产品,采用F-分值法和主分量旋转法,分别初选和精选因子,并结合二元Logistic回归分析,建立了西昌北郊某站的雷暴释用预报的模型,并对该站2010年雨季雷暴进行预报试验。试验结果表明:精选因子的KMO检验值在0.65~0.85,且Bartlett球形度检验显著,说明该站的雷暴对流参数适用于因子分析;极大方差旋转能够较好地分离因子载荷,对雷暴信息的提取能力较强;试报的TS评分在0.3左右,24小时预报的Hedike评分可达0.337,模型的预报准确率较高,持续性较好。综上所述,采用主分量旋转法对雷暴的MOS预报有一定的改善效果。     

北太平洋海表温度异常对我国汛期降水的影响

本文对我国汛期降水进行了旋转主分量分析,得到6个最基本的降水型,并利用北太平洋超前一年各季的海表温度与这6个降水型求相关,得到24张相关图。分析相关图的结果表明:黑潮海域的海表温度对我国东部绝大部分地区降水很敏感;影响我国江淮流域降水的海温区有几个,因而使得江淮流域旱涝情况特别复杂也难以预报;我国汛期降水和北太平洋海表温度的相关具有不同的时滞现象,绝大多数与冬半年的海温有密切联系,充分反映了海气相互作用具有十分复杂的机制。     

四川盆地及周缘地区加里东运动幕次研究现状综述

四川盆地位于上扬子北缘,前人研究表明加里东运动对四川盆地岩相古地理格局和油气分布具有重要控制作用,但已有的研究成果之间存在较大分歧。通过系统梳理和对比前人在华南板块上形成的构造认识,首先将华南板块上发生的加里东运动分为3幕:郁南运动、都匀运动和广西运动,并对华南加里东运动的构造演化进行了详细的描述;通过对比分析,归纳了加里东运动在四川盆地周缘与内部的同步响应特征;最后根据川中地区地层的剥蚀情况以及沉积环境,进一步明确了川中古隆起的构造演化,认为川中古隆起发育于兴凯地裂运动,后受到加里东期3幕运动的改造变形,最终在二叠纪前定型为大型鼻状古隆起。在此期间,川中古隆起形成了多个不整合面,发育了多套有利储层,其研究成果可以为下一步的勘探部署提供参考。