全球定位系统GPS技术及其在地球动力学方面的应用

本文简述了GPS测量技术 ,重点介绍了福建地壳形变GPS观测网利用GPS定位技术在地壳形变监测方面及其在地球动力学方面的应用 ,并取得了有重要意义的科学成果。     

河流和水井对地震的反应

地震引起的地壳形变和地面振动可通过地表沉积层的固结、固体岩石的破裂、含水层的变形以及裂隙填充物的清除改变河流和井水位。虽然局部条件会影响反应的类型和幅度，但报道水文对地震反应的观测报告说明，出现河流和井水位变化的最大距离与地震震级有关。地震引起的河流变化可在距震中几十到数百千米的区域内观察到，而井水位的变化可在距震中几百至几千千米的区域内出现。     

南昌地区二种新构造运动的发现及其重要意义

在南昌地区，利用遥感技术能够清晰地辨别出二种新构造运动：垂直升降运动和水平拉张运动。垂直升降运动造成了赣江、抚河由西向东迁移；而水平拉张运动引起青岚湖、军山湖等湖泊拉张裂开。研究认为这二种构造运动已经引发了对该地区经济发展造成潜在影响的地质灾害，并认为鄱阳湖的成因不是简单的泥沙淤塞萎缩型，而应该考虑新构造拉张作用。笔者认为这二种新构造运动的发现对区域经济发展和地质研究具有重要的意义。南昌地区(包括南昌市、南昌县、新建县、进贤县和安义县)是江西省经济最发达的地区，其地壳稳定性和新构造运动的活动性一直倍受关注，有关部门先后多次利用地质、水文、物探、遥感等方法进行调查。由于南昌地区座落在赣江、抚河平原之上，北濒鄱阳湖，第四纪河湖相冲积物分布非常广泛，约占整个地区总面积的60%，而且厚度大(平均厚度为25m)因此新构造运动所引发的地质灾害一直没有得到重视。作者在承担《南昌市遥感综合调查》项目过程中，通过卫星影像解译首次发现南昌地区存在的二种新构造运动，并通过野外实地调查证实这二种新构造运动确实存在。本文论述了南昌地区二种新构造运动的特点及其产生地质灾害的可能性，并提出在南昌地区工程建设时应充分考虑新构造运动的影响。     

全球40～150s的勒夫波和瑞利波相速度分布

尽管对地球的三维结构已有了很多了解，但现有地球模型没有充分引入已知的近地表较大的结构扰动。例如，大陆和海洋地壳结构差异是久为人知的，这种差异在沿着人陆和海洋路径传播的勒夫波和瑞利波的频散表现得很明显，而且在周期小丁100s时这种差异更大。现有的全球模型不能充分解释这种现象，由于全球地壳参数不完整，模型中对地壳结构的考虑是很近似的。因此，地壳厚度变化产生的模型假象延伸到很深处。这可以认为是现存全球模型分辨率不精确的一种表现。为了建立较高分辨率的地球外层(0～200km)模型，必须通过对近地表介质深度分布细节敏感的数据分析获得对近地表结构更加精确的认识。首先，我们分析了大量的基阶勒夫波和瑞利波波形资料，得到了周期40～150s的全球相速度分布图，确定了大约24000条GDSN和GEOSCOPE在1980～1990年间数字地震记录沿短大圆路径和长大圆路径的相速度。为了自动测量相速度，我们发展了非线性波形反演法。在这种方法中，速度和振幅，作为频率的函数，以B-样条展开。波形数据朋来反演B-样条系数，为了避免如振幅谱缺口引起的不良效应，相位模糊的问题引入了明确的光滑度约束。价值函数(最小二乘意义上的最小化)代表了许多局部极小值，并且需要一个较好的初始模型，我们刚群速度积分得到该模型。然后，用这种新方法所得测量结果反演全球勒夫波和瑞利波相速度分布，以球谐函数展开的形式表示。我们给出了直到40阶的相速度分布图。这些分布图作了冈球谐函数展开截断可能引起的人为误差。我们给出了详细的分辨率分析，全球面波层析成像的横向分辨率约2000km。勒夫波相速度，在长周期与已知上地幔结构相关性较高，在短周期与地壳结构相关性较高。同样地，瑞利波相速度与已知构造特征的一致性较好，由于结构采样深度不同，并没有反映出明显的地壳特征。     

辽西四合屯早白垩世义县组高镁安山岩的地球化学: 对下地壳拆沉作用和Sr/Y变化的指示

对辽西四合屯地区义县组火山岩85件样品的分析表明, 它们主要由高镁安山岩组成(Mg#=38~69), 仅底部为玄武岩. 四合屯高镁安山岩具有埃达克岩的地球化学特征(SiO₂= 52.82%~59.31%, Al₂O₃=14.15%~16.35%, Sr=620~1323 μg/g, Yb=1.03~1.88 μg/g, Y=12~20 μg/g, LaN/YbN=10~25, Sr/Y=32~88), 初始Nd-Sr同位素组成为: ¹⁴³Nd/¹⁴⁴Nd(130 Ma)=0.5118~0.5119, ε_Nd(130 Ma)= -11.6~ -13.8, ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr(130 Ma)=0.7058~0.7064, 与该区晚侏罗世兴隆沟组火山岩具有相似的地球化学特征, 但具有较低的Nd同位素比值. 它们代表了华北克拉通原岩为太古宙的岩石, 后经相变而成的榴辉岩下地壳与岩石圈地幔一同拆沉再循环进入软流圈, 随后榴辉岩部分熔融产生的熔体与地幔橄榄岩相互作用的结果. 但与兴隆沟组火山岩相比, 四合屯安山岩岩浆源区中含有更多Nd同位素组成演化的古老陆壳物质. 四合屯义县组的年龄为120~130 Ma, 表明拆沉作用一直延续至早白垩世. SiO₂＞56%的安山岩样品, Sr和Sr/Y比值与SiO₂呈负相关关系, 表明它们的Sr含量以及Sr/Y比值明显受岩浆结晶分异影响, 因此对于火山岩Sr/Y比值研究需要考虑结晶分异作用的影响.     

地震波速变化和地壳内应力的测定

通过重复爆破方法，得到了关于日本关东东海地区的地震观测信号，进而给出了其P波速度的时间变化。这些变化包括：地壳岩石对地壳中应力变化的三个基本过程：潮汐变化、构造应力积累及与大震相联系的应力变化。部分波速变化对应力的反映灵敏度可以估算为0．01～0．1(MPa)^-1。结果显示，大震孕育区内的应力变化可以通过观测地震波速的变化得到监控。     

GPS定位技术在福建地壳形变监测中的应用

随着GPS观测及数据处理技术的发展,GPS定位技术在地球动力学方面的应用越来广泛,本文介绍国内外利用GPS定位技术在地球动力学方面的应用现状,着重介绍了GPS精密定位技术在福建地壳形变监测方面的应用现状和取得的初步成果。     

地壳的拆离作用与华北克拉通破坏:晚中生代伸展构造约束

伸展条件下的地壳拆离作用是岩石圈减薄的重要浅部构造响应。晚中生代时期的伸展构造(包括拆离断层、变质核杂岩构造和断陷盆地)在华北、华南、东北和东蒙古及贝加尔地区普遍发育,它们切过上部地壳(断陷盆地)、中、上地壳(拆离断层)或中部地壳(变质核杂岩)。地壳拆离作用具有运动学极性(NWW或SEE)、几何学宏观(区域)对称与微观(局部)不对称性、遍布全区但不均匀性,以及形成时间的跨越性(140~60Ma)等特点,并使得地壳和岩石圈发生显著的减薄。本文研究揭示出现今岩石圈厚度变化与晚中生代伸展构造的发育程度和分布之间并没有必然的联系。其变化的基本规律是,除新生代裂陷发育区岩石圈厚度明显较小且厚度有迅速变化外,从华北向贝加尔地区总体的变化趋势是逐渐加厚,也即东亚地区岩石圈具有楔形形态。晚中生代时期的地壳(或地幔)拆离作用伴随着广泛的岩石圈减薄作用,区域岩石圈同时遭受到一定程度的减薄和破坏,华北克拉通在这一时期的破坏仅仅是区域岩石圈减薄在华北的具体体现。     

地壳介质剪切波分裂研究的部分进展

剪切波穿过各向异性介质传播时会发生分裂现象,而在地壳中产生各向异性的主要因素是大量充满液体的定向排列的微裂隙。通过剪切波分裂参数可以研究地壳介质的特性、地壳应力状态及应力场的变化,并可用于地震预测。利用地壳介质各向异性特征研究断层性质也是一个新的动向。     

华北陆台北缘前寒武纪基底构造格架

地层是地壳演化的具有时序性的岩石记录。依据地层的时空分布,已有效地建立了元古宙以来地壳演化史的时空体系。但运用地层学原理和方法,试图在太古宙建立其时空体系时却遇到了困难。华北陆台北缘的上地壳构成可明显地划分为基底和盖层两部分。盖层包括辽河群上部岩组、...