利用Abel-Poisson径向基函数模型化局部重力场

多种类型高分辨率重力场数据的不断增加,使得在局部范围内精化重力场模型成为了可能。本文采用Abel-Poisson核将重力场量表示成有限个径向基函数线性求和的形式,对局部区域的多种重力场数据进行联合建模。为了提高运算速度,运用了基于自适应精化格网算法的最小均方根误差准则(RMS)来求解径向基函数平均带宽。以南海核心地区为例,联合两种不同类型、不同分辨率的重力场资料(大地水准面起伏6'×6'、重力异常2'×2'),构建了局部区域高分辨率的重力场模型。所建模型表示的重力场参量达到了2'×2'的分辨率,对原始的重力异常数据(2'×2')拟合的符合程度达到±0.8×10-5m/s2。结果表明,利用径向基函数方法进行局部重力场建模,避免了球谐函数建模收敛慢的问题,有效提高了模型表示重力场的分辨率。     

宜川-泰安剖面重力异常与构造意义

利用宜川-泰安剖面高精度重力观测和GPS数据测量结果,对观测数据进行各项改正和处理,得到剖面的布格重力异常,并采用高斯低通滤波获得剩余重力异常。以诸城-宜川深地震测深（DSS）速度剖面为约束,对沿该剖面得到的高精度布格重力异常数据进行拟合,获得剖面地壳密度结构。结果表明,趋势异常主要反映该剖面地壳厚度的变化,太行山重力梯级带是地壳厚度的陡变带。结合前人相关研究,对剩余重力异常结合剖面经过的隆起、凹陷等地质问题进行讨论,进一步揭示出,剩余重力异常主要反映浅部地质构造和低密度地质体,剩余重力异常与地质构造不仅具有良好的对应关系, 而且其幅值能体现地质体的基本特征,比布格重力异常反映得更清晰、更细致。     

联合灰度突变和方向约束的浅剖层位自动拾取

针对目前浅地层剖面数据处理中层位人工拾取法存在的低效和受人为因素影响显著等问题以及半自动拾取法人工参与频繁的现状,提出了一种利用灰度突变和层位方向约束的浅地层层位自动拾取方法。首先,根据回波序列对浅地层层位的峰谷响应,给出了基于灰度突变的层位预拾取方法;其次,基于连续原则,提出了层位追踪和滤波方法,实现了离散层位点连续化和异常点剔除;然后,顾及同层位ping序列相关性及层位方向,提出了基于方向约束的层位生长法,实现了间断层位连接;最后,在此基础上给出层位拾取流程,并借助实验进行了验证。     

江西相山铀矿田如意亭剖面火山岩的年代学格架及其地质意义

江西相山铀矿田如意亭剖面最底部的熔结凝灰岩代表了相山火山-侵入活动的开始时间,本文首次报导了该熔结凝灰岩的LA-ICP-MS锆石U-Pb定年结果,得出其形成年龄为137.3±0.9Ma,表明相山火山-侵入活动开始于早白垩世。此外,对如意亭剖面的两个流纹英安岩样品的锆石U-Pb定年结果分别是136.8±2.5Ma和136.4±1.5Ma,对采自如意亭剖面的流纹英安斑岩的锆石U-Pb定年结果是135.0±2.0Ma,对采自如意亭剖面的碎斑熔岩的定年结果是134.1±1.6Ma,这些定年结果结合前人已有的研究,得出相山火山-侵入杂岩的形成时代集中在135Ma左右（137~132Ma）,再次证实了相山火山-侵入活动始于早白垩世,是一次集中且短暂的火山-侵入活动。本文对如意亭剖面的定年结果证实相山地区打鼓顶组和鹅湖岭组的火山岩地层应属于早白垩世。然而赣杭构造带上原先所划分的打鼓顶组与鹅湖岭组火山岩形成的时间与武夷山北坡冷水坑盆地中火山岩系并不相同,因此,打鼓顶组与鹅湖岭组地层在区域上应予重新厘定。     

2010年玉树Ms7.1地震前的重力变化

利用中国地壳运动观测网络1998—2008年绝对重力和相对重力观测资料,获得了玉树地震区域重力场及其动态变化,从动态的观点研究了2010年4月14日玉树Ms7.1地震前区域重力场演化特征及其与地震活动的关系。结果表明：1)重力变化与甘孜 玉树断裂构造活动存在密切的空间联系,重力测量较好地反映了伴随活动断层的物质迁移和构造变形引起的地表重力变化效应;2)区域重力场动态图像较完整地反映了2010年4月14日玉树7.1级地震孕育、发生过程中出现的流动重力观测得到的异常前兆信息;3)玉树震中附近重力点值时序变化累积量超过80× 10^-8 ms-2,较好地反映了玉树地震前重力测点随时间的剧烈波动性上升变化。     

尼泊尔Ms8.1地震前我国西藏及周边区域的重力长期变化

根据1998~2013中国地壳运动观测网络、中国数字地震观测网络工程和中国大陆构造环境监测网络流动重力观测成果,给出了中国西藏及周边地区的重力年变率分布。结合青藏高原冰川消融和高原湖泊水位变化,估算了由陆地水储量变化引起的区域重力效应。基于50km平滑半径的高斯滤波,给出了测区内15a时间尺度的重力变化空间分布,并初步探讨了尼泊尔Ms8.1地震孕育的重力场长期背景趋势变化。结果表明:1)流动重力典型测点的时间序列表现出明显的线性变化特征,表明测点附近区域的长期重力变化以线性上升趋势为主,反映了区域重力逐年累积增加的背景效应;2)中国西藏及周边区域的重力长期变化在空间分布上具有显著的不均匀性和分区现象,这与青藏高原复杂的变形构造和动力学系统密切相关。喜马拉雅活动构造带在15a时间尺度上明显呈正重力变化趋势,可能与印度板块与欧亚板块存在的持续挤压变形引起的地下物质重新分布与调整有关,反映了大震孕育过程中地壳变形和介质变化引起的震区周围应力与能量的累积。     

基于GRACE卫星测量得到的中国及其周边地区陆地水量变化

GRACE卫星成功开辟了空间大地测量对地观测的新途径。利用GRACE卫星得到的时变地球重力资料,分析估计了中国及其周边地区陆地水量的变化趋势,较为清晰地揭示了该地区季节性变化特征。进一步采用13点滑动平均的方法扣除了季节性变化,提取了4个特征区域(喜马拉雅南部,新疆与西藏及其周边的亚洲高山区域,中国华北、东北地区和中国南部地区)的陆地水量变化特征信息,这4个区域陆地水量的变化趋势分别为-12.7±0.7、-60.4±2.7、-12.5±0.5和6.6±0.9 km³/a。其中：喜马拉雅南部和亚洲高山区域陆地水量呈现明显的衰减趋势,与Matsuo和Heki模拟冰川质量损失源得到的结果较为一致;但近10年来亚洲高山区域西北部冰川加速融化趋势并不明显。中国华北、东北地区和南部地区水量变化比较复杂,具不稳定的变化趋势。     

重力场对飞行器制导的影响及海洋重力测线布设

重点围绕远程飞行器飞行轨道控制保障需求,开展了空中扰动引力计算和地面重力异常测量精度指标及海洋重力测量测线布设方案的分析与论证。首先通过解析和简化飞行器导航误差解表达式,定量估计了地球重力场对远程飞行器飞行轨迹的影响,并以一定量值的落点偏差为限定指标,研究论证了空中扰动引力的计算精度要求。在此基础上,通过对地面重力异常截断误差及数据传播误差的估计和分析,研究确定了地面/海面网格平均重力异常的观测分辨率和计算精度指标。以此为依据,提出了相对应的海洋重力测量测线布设方案,并通过数值计算验证了所提方案的合理性和有效性。     

庐山重力短基线场初值测定

利用FG5绝对重力仪对庐山基线场的3个基点和九江地震台的1个基准点进行绝对重力测定,使用7台CG-5相对重力仪对24个基点和1个基准点进行2个往返闭合测量。基于绝对重力控制解算的结果表明,基点点值精度均优于±5.0 μGal,相邻各段段差精度均优于±3.0 μGal。该基线场初值测定方法是一种崭新和现代的方法,具有科学意义和经济效益。     

CHZ-Ⅱ海洋重力仪重力敏感结构的性能测试与分析

在原有CHZ重力仪研制基础上,设计新一代海洋重力仪CHZ-Ⅱ并进行硬件搭建与测试。阐述了为CHZ-Ⅱ重力敏感结构设计的测试方案、实验过程及其结果分析,主要包括弹性系统的刚度、交叉耦合效应和漂移效应。实验表明,该结构在目前的测试内容下符合设计要求。