基于现代大地测量手段的青藏高原南缘地壳形变分析

基于2003~2013年GRACE卫星重力、GPS和绝对重力数据对青藏高原南缘地壳形变进行探讨分析。结果表明,拉萨测站1999~2015年垂向隆升速率为1.5 mm/a,显示出拉萨测站持续隆升的特点。结合南加州综合网络构建的远程连续GPS参考站,另外选择TPLJ、CHLM、JMSM测站数据进行分析。GPS结果表明,4个测站2003~2013年平均隆升速率为2.3±0.11 mm/a,GRACE垂向位移时间序列显示4个测站2003~2013年除季节性变化外也具有轻微上升趋势,平均速率为0.35 mm/a。联合绝对重力资料在考虑诸多因素(地壳隆升、侵蚀、GIA等)后得到拉萨测站近年重力变化约为-0.97 μGal/a,青藏高原拉萨测站地下地壳底部增厚速率约为4.4 cm/a,揭示了青藏高原南部地区的地壳形变特征--地壳隆升与底部增厚。     

青藏高原及其邻区岩石层三维密度结构

搜集了青藏高原及其邻近区域的S波速度三维层析成像结果和2万多个实测重力点资料，将重力资料进行各种改正并网格化为30′×30′的布格重力异常．首先采用密度差与S波速度差之间的经验关系式，建立青藏地区岩石层密度的初始模型，再利用布格重力异常进行阻尼最小二乘法反演，得到青藏地区岩石层三维密度分布结果．反演结果表明：（1）青藏高原岩石层密度分布不仅在纵向上不均匀，而且在横向存在明显的不均匀．在深度10－70km范围内，高原整体呈低密度特性，在50－70km深度范围内低密度特征更加突出，与周缘地区存在0，1g／cm³的密度差．而在90－110km深度范围内，高原岩石层地幔显示密度高．（2）岩层密度分布与大地构造有明显相关的分区性，显示出青藏块体、巴颜喀拉块体、塔里木块体和印度块体．     

中国及邻区岩石层密度三维结构

利用中国及邻区２×２Ｓ波速地震三维层析成像和３０’×３０’重力资料．首先采用密度差与Ｓ波速差的经验关系式,建立起中国及邻区的岩石层密度初始模型,再利用布格重力异常进行阻尼最小二乘法反演,得到该区岩石层三维密度分布结果．反演结果表明：１．中国地区密度异常分布与大地构造分区有着明显的相关性,高密度区对应古老地块,低密度区对应高原及山区,在不同块体边界存在着密度异常梯级带;２．岩石层地幔密度分布与地壳密度分布特征不一致．     

中国海及邻域岩石圈三维密度分布

利用中国海及邻域的 2 0× 2 0网格密度异常和 15′× 15′的网格平均布格重力异常 ,采用约束最小二乘方法反演 ,得到了中国海及邻域岩石圈内六个层面上 15′× 15′的密度分布结果 .反演结果表明 :(1)中国海及邻域岩石圈密度极不均匀 ,反映了区内强烈的构造活动特征 ;(2 )层内密度分布与大地构造有明显的相关性 ,不同的构造单元存在着密度差异 ,断裂带表现为密度异常梯级带 .     

利用卫星重力数据计算地球内部密度异常

地球外部重力场是由地球内部物质分布决定的。本文利用ＲＡＰＰ８１１８０阶卫星重力位系数根据异常源埋深与重力位系数阶数的关系和重力场分离方法计算了经度为９０°Ｅ的地球密度异常剖面，得到了地球内部不同深度的密度异常结果，并初步作了地球物理解释．计算结果得到的深度为６５ｋｍ处的低密度异常带与地球模型的ＬＩＤ层和Ｃ层较为接近。     

中国及邻区岩石层大地水准面正演模拟

依据地震层析成像、地震测深和大地电磁测深结果的地球内部结构和物性分布,模拟了中国及邻区岩石圈中短波长大地水准面起伏,正演模拟结果显示：地形起伏引起的大地水准成异常巨大,幅值变化可达２１０ｍ,最大值在青藏高原,达１５０余ｍ,沉积层底面起伏产生的大地水准面异常非常小,幅值只有６．５ｍ,表现出短波长特征,岩石层底面志伏生产的大地水准面异常极为平缓,约为２０ｍ。莫霍面产生的大地水准面异常形态与地形起伏引起的大地水准面异常形态相异,异常幅值只有后者的２／３,在青藏高原只有后者一半,岩石层内密度不均匀引起的大地水准面异常的幅值约为７５ｍ。     

青藏高原大地水准面异常的解释与场源效应初探

在正常地球椭球或球体的情况下,其内外异常质量引起的大地水准面（异常）的表达式已推导出来,从而可以决定该面是在正常地球之内,抑或其外,由此推得高原处的大地水准面应在其外（正值）,而青藏高原的大地水准面却在？30m左右.为什么会有这样大的负异常？该大地水准面有什么特征？它们由哪些场源组成的？主要和其他的异常源的贡献有多大？本文根据地震波速及地形、重力等资料对此作了较深入探讨和解释,分析表明五个方面场源的总效应与EGM-96的结果相近.     

断层活动的重力效应

地球内部的热应力和重力是驱动地壳运动和地震活动的主要力源，而这些构造应力往往在地壳薄弱处──断层带发生作用。本文从断层在构造应力作用下有关参数发生变化这一情况出发，讨论它们的重力效应，所得结果表明，断层的几何参数和物性参数发生变化时，重力场将产生相应的变化。     

西藏与南亚地区大地水准面的场源及其动力效应初探

根据西藏与南亚地区重力大地水准面的分布，对其相应的场源作了分析．其中除分别来自地球表层的地质构造和深部的核幔起伏外，剩下的主要部分可能是由密度较小的地幔热柱所形成，地幔热柱中心位置处于东经８２°和纬度０°附近，这和该处的热流密度异常位置十分吻合．所反演的热柱有关参数：上顶深１００ｋｍ，下底深２８５０ｋｍ，半径１００ｋｍ，与周围地幔的密度差为３０ｋｇ／ｍ^３；另外，还讨论了在对流状态下该地幔热柱引起的动力效应，计算出对流速度和剪切力分别为４．８－４８ｃｍ／ａ和１１－１１０ＭＰａ，该力对我国岩石层应力场的构成和青藏高原的隆起有重要影响．     

利用卫星重力资料反演地壳及岩石圈厚度

地球外部重力场由地球内部物质分布所决定,由于地宙与地幔、岩石圈与软流圈存在着较大的特性差异,利用重力资料可以确定莫霍面和岩石圈底面深度,基于上述结论,利用ＯＳＵ９１全球重力位模型数据进行了反演,计算结果表明,地壳和岩石圈厚度与地形相关,大陆地壳,岩石圈较厚,海洋则相反。