乌兰布和沙漠典型植物群落土壤风蚀可蚀性研究

为探明植被恢复对乌兰布和沙漠土壤风蚀可蚀性的影响,以乌兰布和沙漠内不同沙地固 定阶段的 8 种典型植物群落及群落内表土作为研究对象,对土壤物理因子（可蚀性颗粒含量、土壤 含水量、有机质含量）、土壤结皮因子、植被因子 3 类土壤风蚀可蚀性因子指标进行监测,分析土壤 风蚀可蚀性因子在不同植物群落类型间、沙地固定阶段间的差异。结果表明：（1）在乌兰布和沙漠 典型植物群落中,沙蓬、沙生针茅、盐爪爪等草本植物群落的土壤风蚀可蚀性最强,白刺、梭梭、沙 冬青等灌木植物群落土壤风蚀可蚀性弱于草本植物群落,说明灌木林能显著降低土壤风蚀作用。 （2）随着沙地的不断固定,土壤结构不断发育,土壤可蚀性不断降低,土壤风蚀可蚀性强弱表现为 固定沙地<半固定沙地<流动沙地。（3）土壤可蚀性颗粒含量、土壤有机质含量、土壤含水量、土壤结 皮、植被因子与植被类型及沙地固定阶段具有显著相关关系。因此,在沙区生态建设工程中,为了 减少土壤风蚀量,不仅要考虑物种的选择,还要促进人工生态系统的演替和恢复,从而有效降低土 壤风蚀可蚀性。研究结果可为乌兰布和沙区植被生态系统服务功能的科学评价、防沙治沙工程的 建设与管理提供一定参考。     

淮南深地重力观测的环境噪声评估与慢地震探测潜力

深地实验室的低噪声特性为高精度连续重力观测提供了理想的外部条件.为了揭示深地观测环境对重力观测精度的提升效果,本研究利用CG-5型和CG-6型各两台重力仪,在淮南煤矿的地下和地表同时开展重力观测.为减小仪器性能差异对结果的影响,先在淮北重力站进行同址观测.研究结果表明,相比于地表观测,地下观测可以减少1/3至1/2的线性漂移和1/3左右的非线性漂移,提取的潮汐因子精度也更高.地下非线性漂移的功率谱密度比地表低,二者差异在半日波频段最大可达15 dB.相比于地表和山洞,深地观测在次地震频段有明显的低噪声优势.地震位错理论计算结果表明,冲绳海沟7级左右的地震可在淮南深地试验场产生大约0.003μGal的重力变化,超过0.001μGal的超导重力静态观测精度.因此有望利用淮南深地实验室,在次地震频段的低噪声优势环境下开展超导连续重力观测,捕捉冲绳海沟可能存在的7级以上慢地震事件.     

基于粘弹性球体地球模型的震后位移与重力变化计算软件

在考虑地球曲率、成层结构、可压缩性与自重的前提下,Tanaka等［1-2］提出一套较为完备的粘弹性球体位错理论,可计算全球任意位置由地震产生的同震与震后形变（含位移、重力变化、大地水准面变化）。Gao等［3］给出了与上述理论相匹配、界面友好的计算软件,能计算30个震后时间点对应的震后形变。本研究针对Gao等的软件进行改进,可计算震后任意时间点对应的震后形变。新软件由3个部分组成：1）与32个震后时间点相对应的32套离散格林函数数值框架;2）格林函数插值计算程序,可针对上述32套格林函数数值框架进行插值运算,输出任意震后时间点对应的格林函数数值结果;3）积分计算程序,调用上述格林函数数值结果,计算任意类型地震在地表任意位置产生的同震与震后形变。一般情况下,使用者只需按要求准备辅助文件,提供发震断层模型和观测站位置信息,以及震中周围地区地幔粘滞性因子,先后运行格林函数插值计算程序和积分计算程序,即可计算出目标地震在地表任意位置产生的同震与震后形变。本文基于粘弹球体位错理论与弹性球体位错理论,分别计算2011年日本MW9.0地震引起的远场同震位移,2套结果的高度一致性证明了新程序的正确性。最后,介绍需要注意的若干事项,便于使用者掌握该软件。     

走滑断层地表位移动态演化特征研究

在经典走滑断层位移公式基础上引入时间变量, 研究断层运动中地表位移与时间的动态变化关系, 得到走滑断层地表位移时空动态演化公式。 当观测点处于断层近、 中场或者孕震阶段处于孕震中、 晚期时, 地表位移近似正比于时间对数函数。 得到以下结果: ① 走滑断层随时间的位移是不收敛的, 但发散速度十分缓慢。 ② 目前多数GPS水平方向的时间序列良好的线性特征为时间对数函数的局部线性近似。 ③ 在孕震中、 晚期的任意时刻, 断层近、 中场的地表任意一点的位移与其距断层的距离成正比, 即垂直于断层方向的地表位移曲线近似一条直线。 ④ 从震前的某个时刻开始计时, 震前距断层远的站点产生的位移比距断层近的站点产生的位移大; 震后距断层近的站点产生的位移比距断层远的站点产生的位移大。 走滑断层地表位移动态演化公式适用于断层的近中场, 孕震的中晚期, 可为断层地震危险性的判定提供理论支持。     

2004年苏门答腊地震粘滞性松弛效应对华南地区地壳水平活动的影响

2004年苏门答腊地震后, 不同学者根据不同观测数据(地震波、 GPS), 得到了此次地震的断层滑动模型。 反演过程中使用半无限空间模型时, 无法利用远场观测数据进行约束, 势必影响远场形变的解释。 基于Hoechner等使用的断层几何模型和GPS同震位移数据, 本研究利用球体位错理论反演方法反演了2004年苏门答腊地震断层滑动模型, 得到的矩震级为9.24, 最大滑移量为30.4 m, 由于考虑了曲率的效应, 该模型在远场同震位移的计算结果与GPS数据吻合较好。 然后, 选取了2001—2004年和2004—2007年两期的GPS水平位移速度场, 研究2004年苏门答腊地震对华南地区地壳水平活动的影响, 从两期的GPS水平位移速度场差异可以看出地震后华南块体有向西南方向的运动趋势, 华南块体受到此次地震明显的震后影响。 最后, 基于反演得到的断层模型, 利用Tanaka等提出的粘弹性球体位错理论对华南块体两期GPS水平位移速度场差异进行模拟, 得到华南块体内部粘滞性系数为2×10¹⁹ Pa·s, 当考虑地幔粘滞性松弛效应后, 两期的速度场差异的均方根值由3.2 mm减少为1.9 mm。 可见在研究2004年前后中国大陆GPS水平位移速度场时, 若继续以华南块体为基准, 需考虑此次地震的地幔粘滞性松弛效应。     

震后GPS观测数据揭示的日本M_W9.0地震周边地区地幔黏滞性结构垂向变化

本文利用大范围的震后GPS数据和黏弹性球形地球位错理论,定量研究了日本M_W9.0地震周边地区地幔黏滞性结构的垂向变化.首先结合陆地和海底的GPS观测数据,以及基于球形地球位错理论格林函数和贝叶斯反演方法,反演了该地震的同震滑动分布,发现其最大错动量高达59m.然后在均一地幔黏滞性结构的假设前提下,确定了震源周边地区地幔黏滞因子的最优解,发现依据该地幔黏滞因子获得的理论远场震后位移和GPS观测结果之间的均方根误差高达0.81cm,不能解释远场观测结果.为解决上述问题,本文对震中周边地区地幔黏滞性结构沿垂向方向进行分层,建立了一个随深度变化的地幔黏滞性构造模型,然后综合利用远近场的GPS数据对该地区地幔黏滞因子进行反演研究,结果表明,震源周边地区岩石圈弹性层厚度最优解为40km,40～220km深度的地幔黏滞因子最优解为6×10~(18)Pa·s,220～670km深度之间的地幔黏滞因子最优解为1.5×10~(19)Pa·s.上述地幔黏滞性构造使远场的均方根误差降为0.12cm,仅为利用均一地幔黏滞性构造所得均方根误差值的15%,大大提高了远场模拟结果的准确性.最后,观测值和模拟值之间的均方根误差分析表明,近场震后形变数据主要约束浅层的地幔黏滞性结构,而远场震后形变数据主要约束深部的地幔黏滞性结构.     

2011年日本MW9.0地震震后形变机制与震源区总体构造特征

本文利用较为完备的球体位错理论,结合4.5年的震后位移数据,优化了2011年日本M_W9.0地震震源区岩石圈弹性层厚度与地幔黏滞性因子,更新了该强震断层余滑时空演化过程.首先,基于日本列岛215个均匀分布的GPS连续观测站震前2年与震后4.5年的观测数据,提取了2011年日本M_W9.0地震引起的震后位移时空变化;接着,依据断层余滑衰减相对较快的特点,利用黏弹性球体位错理论对震后3~4.5年的GPS观测数据进行反复拟合,确定2011年日本M_W9.0地震震源区地幔黏滞性系数和岩石圈弹性层厚度的最优解分别为6×10¹⁸ Pa·s和30 km;然后,从震后3年内GPS观测数据中剔除地幔黏滞性松弛效应,获取了断层余滑对应的震后位移场;最后,利用基于球体位错理论的反演算法,反演了2011年日本M_W9.0地震断层余滑的时空演化过程.结果表明,2011年日本M_W9.0地震引起的断层余滑在震后半年内变化显著,震后2年主震区域余滑基本停止,断层的两端存在一定的余滑效应,断层余滑的累计矩震级达到8.59;地震后4年,地幔黏滞性松弛效应对震后位移场的贡献在总体上超过断层余滑的贡献.     

利用同震和震后位移数据联合反演2011年日本MW9.0地震同震断层滑动

基于黏弹性球体位错理论,联合陆地和海底同震GPS数据以及日本本岛330个陆地GPS站点5～10年的震后数据,反演了日本Mw9.0地震的断层滑动模型,提升了断层滑动分布在细节上的合理性.首先,基于日本本岛330个陆地GPS站点震前2年和震后10年的连续观测数据,获取了日本Mw9.0地震震后5～10年的年平均位移,该时段的...     

自重可压缩层状球体地球模型下地震变形算法的优化研究

本文利用龙格库塔法求解球坐标系下微分方程组,基于自重、可压缩和连续分层地球模型研究地震引起的地球变形,优化相关算法.首先对传统的两次同向积分法进行调整,对微分方程的齐次部分进行两次相向积分,分别由地心向上积分至震源和由地表向下积分至震源.接着利用震源间断条件求解震源上方和震源下方通解的组合系数,得到微分方程组的解矢量....