三江地区不同场源重力场特征及其与构造、地震的关系

利用重力场实测资料及最新的高分辨率超高阶重力位模型 IGG97LB(72 0阶 )计算了三江地区不同场源的重力场。在分析研究了不同场源重力场特征之后 ,结合地震层析成像资料 ,得出了初步结论 :(1)三江地区的康滇菱形块体内部的物质是由青藏高原下面物质向南东方向延伸来的 ,可见康滇菱形块体与青藏高原的关系密切 ;(2 )康滇菱形块体的低速度层厚度大于周边地区 ;(3)从三江地区重力场特征及历史上地震发生的情况看 ,地震容易发生在重力异常等值线拐弯处 ,特别是复杂的等值线拐弯处 ,更是地震的多发区。     

青藏高原东北缘岩石圈三维密度结构

综合重力观测资料和地震波走时资料反演了青藏高原东北缘岩石圈三维密度结构,并对该区岩石圈结构及动力学特征进行了讨论.首先利用收集到的P波近震和远震走时数据进行地震层析成像,得到研究区岩石圈三维P波速度结构.然后利用速度-密度经验关系式,将速度扰动转化为密度扰动建立研究区三维初始密度模型.最后利用分离的布格重力异常反演得到了岩石圈三维密度结构.反演结果表明:青藏高原东北缘地壳密度结构特征有利于地震孕育发生和地壳物质侧向流动;地壳内,密度异常等值线走向与地表断裂走向基本一致,进入地幔后,密度异常等值线走向发生了顺时针旋转,这表明青藏高原东北缘地壳和地幔具有不同的构造运动模式,暗示该区可能发生了壳幔解耦;80~100 km深度上,P波速度异常较密度异常明显偏低,推测该区可能发生了部分熔融或者岩石含水量的增加;印度板块俯冲和周围坚硬块体阻挡联合作用,使得青藏高原东北缘形成了强大的区域构造应力场,并导致深部软流圈热物质上涌,为该区壳幔解耦、部分熔融和P波速度降低创造了条件.     

关于喜马拉雅山重力均衡问题

在19世纪中叶的大地测量学发展中,喜马拉雅是重力(地壳)均衡的策源地,那年代的普拉特(Pratt)和爱黎(Airy)分别提出了各自的均衡模式,而在后期有的文献中却指出:那里并非均衡或不完全均衡,不过,现今仍有人认为:喜马拉雅仍然是重力均衡的地区,尽管上世纪70年代实验均衡理论的出现,也未见到有人对这里均衡程度的问题作些回答.为此,本文从理论和实际上对该问题作了解释和证明,那里的均衡程度尚不到百分之六十,并指出:如按经典均衡理论和方法对该地区(如珠峰)进行重力推估,将会使推估值的失真,并使正高(海拔高)产生较大的影响,可达80cm.     

重力均衡与地形波长——兼论均衡理论不适宜于珠峰重力值的推估

150多年来，重力均衡的理论已得到很大的发展，均衡异常与大地水准面差距在地球科学诸多学科中已得到了广泛的应用，各种均衡理论及其相应的重力异常在各种文献中已作了比较和评论；不同波长地形的重力效应，包括短波长的地形不能构成补偿也作了进一步研究。因此，在局部场中不宜用均衡补偿的方法作山区重力点值的推估，而曾经仅用地形（高程）的数据推估珠穆朗玛峰顶上的重力倒是适合的。     

均衡异常与现代构造应力场的初步研究-以东海及其东缘海为例l

从现代构造运动的实际出发，放弃了过去那种只认为因补偿过剩和补偿不足的均衡调整的观点，探讨了引起不均衡的构造应力，并视均衡异常为地球内部的一种负荷，由此可以计算得到地球内部的应力．研究结果表明:东海及其东缘海地区由均衡重力异常推求的垂向应力的变化比水平应力更为显著，在琉球海沟一带存在5 MPa垂向应力的增强，它明显地反映了板块俯冲的作用．在海沟西北侧的岛弧一带的应力状态则与之相反，约存在5 MPa的垂向应力减弱．东西两部分的水平应力在方向上有明显的不同，洋壳上的东西向应力x为负(压力为正)，而陆壳上则相反．这正表明了板块间相互挤压的作用．      

中国海及邻近海域2′×2′海底地形

利用由Seaset、Geosat、ERS_1和Topex/Poseidon卫星测高结果解算的 2′× 2′重力资料进行重力场分离 ,提取与海底地形起伏相关的重力异常 ,结合 5′× 5′ETOPO5海底地形资料进行反演 ,得到了中国海及邻域 2′× 2′高精度、高分辨率的海底地形结果。     

中国海及邻域重力场特征及其构造解释

利用中国海及邻域 2’× 2’由Seaset,Geosat,ERS 1及TOPEX/POSEIDON等卫星测高资料解算的自由空气重力异常 ,结合ETOPO5全球海底地形资料计算了中国海及邻域布格重力异常 ,并反演了得到了中国海及邻域地壳厚度 .经对重力异常特征进行分析 ,讨论了重力异常与大地构造及其活动的相关性 .     

发展中的板块边界:天山-贝加尔活动构造带

亚洲内陆的强地震密集地发生在天山-贝加尔一线,但该处并不存在一条连续的大断裂,学术界对这个问题的认识长期相左。文中分析了这条地震带的时空分布、分区特点、应力状态和活动周期,计算了欧亚大陆的布格重力异常场、均衡重力异常场,反演了上地幔的密度分布和剪切波速分布。发现在这个部位的70~250km的深部有一条北东向的密度、速度陡变带,它是新生代的冷地幔和热地幔的交界带,与浅部构造存在立交关系,对亚洲大陆的现今构造运动和应力场具有重要的控制作用。这个带的地震不同于传统意义上的板缘地震和板内地震,是一种因为深浅构造不同而造成的结构性地震,性质上为大陆内缘地震。文中还就深浅构造的空间立交关系、时间镜像关系进行了讨论,指出在南北地震带和伊朗东侧地震带的立交结构也与上地幔构造有关。天山-贝加尔活动构造带是正在发展中的板块边界,是大陆内部的一个典型构造,北侧为稳定的俄罗斯-西伯利亚次板块,南侧为活动的中国-东南亚次板块。     

从克拉通破坏到板块动力模型的研究

华北克拉通破坏动力机制研究导致了全球动力系统及“板块动力模型”研究.板块运动最有可能的动力是地幔物质流动,但由于地幔物质流动的成因至今尚未查明,所以板块构造学说研究仍处于“运动模型”阶段,而没有进入“动力模型”阶段.如果地幔密度异常是驱动地幔物质流动的成因,那么就有可能基于重力学方法以“板块动力模型”的形式建立地幔密度异常驱动模式;软流圈中可能存在着动力特性不同的区块,地幔密度正异常代表物质盈余、区块内的物质要向区块外移动,地幔密度负异常代表物质亏损、区块外的物质要向区块内移动.本项目采用重力和地震资料相结合研究地球的整体分层,根据重力大地水准面联合地震波速度结构反演求解地幔密度异常,再根据地球正常密度假说和板块运动重力学机制的观点并与现有“板块运动模型”相结合,分析地幔密度异常动力区块,初步建立“基于重力学机制的板块动力模型”;为最终建立多学科机制的“全球板块动力模型”,迈出重要一步.     

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