SNREI地球对表面负荷和引潮力的形变响应

基于PREM模型，利用非自转、球型分层、各向同性、理想弹性（SNREI）地球的形变理论，讨论了地球在不同驱动力作用下的形变特征．采用地球位移场方程的4阶Runge Kutta数值积分方法，解算了在表面负荷和日月引潮力作用下地球表面和内部形变和扰动位，并给出了地球表面的负荷Love数和体潮Love数．结果表明在固体内核中的形变很小，液核中低阶(n＜10)负荷位移随半径的变化非常复杂．当负荷阶数超过10时，地核中的形变和扰动位都很小，地球的响应主要表现为弹性地幔中的径向位移，且随深度增加急剧减弱，负荷阶数越高这种衰减的速度越快．SNREI地球的地表负荷Love数和体潮Love数与信号频率的依赖关系很弱．在计算体潮Love数的过程中，采用了SNREI地球的运动方程，同时考虑了由于地球自转和椭率引起的核幔边界附加压力，这一近似处理方法获得的结果能很好地符合地球表面重力潮汐实际观测结果．     

液核自由运动的变分方法

从流体静力平衡地球的弹性-引力运动动量方程出发,以角动 量方程控制弹性地幔、液态外核和弹性内核之间的相对转动,在球对称近似下考虑了地幔和 内核对液核边界扰动的形变响应,并以此作为液核边界运动的约束条件．根据地球简正模对 称性的一般特征,建立了自转、非黏性、椭球分层流体外核自由振荡运动的变分原理并给出 了相应的泛函．     

内核地球自转动力学理论的研究进展(Ⅴ)—— 地球自转耦合运动方程组

本文是序列文章的第五篇，其内容包括：基于连续介质力学的基本理论，在考虑到地球的自引力、液核对核幔边界的压力和外部引潮力的作用下，严格地给出了地幔的角动量方程.利用前文的有关结论，进而给出了整体地球自转的动力学方程和内核地球模型的地球自转耦合运动学方程组.本文顾及了高阶岁差章动力矩对地球自转的影响，因而在理论上扩展了文献〔1〕给出的理论模型.本文的理论对进一步研究在高阶岁差章动力矩作用下的内核地球章动是非常有意义的.     

全球扰动场源的研究及其大地构造意义

作为大地重力学反问题研究的实际应用，本文计算了全球扰动场源．在参数选择、赋值模式上，首先考虑到地球的成层结构与密度异常分布．研究表明，地球内部物质分布的不均一性主要体现在岩石层块体内部，并一直延深到幔核边界；地壳中的构造活动与地球内部物质分布状态相关．从大地构造学的角度，分析对比讨论了扰动场源所揭示的地球深部地质作用机理．     

动力地球表面形变

地幔对流使得地球表面及核幔边界发生形变，这种由地球深部的动力学过程所引起的形变对大地水准面异常的贡献与地球内部密度异常的贡献具有相当的量级，但符号相反，而由于地表的短周期地质作用所引起的地球表面形变的屏蔽作用，这种长波长、长周期的动力地球表面形变在目前还无法直接观测出来。本文首先从观测大地水准面异常中将地球内部密度异常的贡献去掉，并根据地震层析所得出的核幔边界形变，求得了动力地球表面形变。其结果将对地球内部的动力学过程尤其是粘滞度分布提供十分有用的信息。     

液核地球的周日固体潮响应

本文研究了液核地球对日月引潮力位球谐函数项的变形响应,即周日固体潮。作为数值结果,计算了1066A地球模型的周日潮汐勒夫数。所建立的周日固体潮理论模型改进了Molodensky液核动力学理论模型。为了比较两者之间的差异,还根据Molodensky理论模型计算了1066A地球模型的周日潮汐勒夫数。     

由扰动位确定核幔起伏

地表和外空的重力场决定于地球内部的密度分布，地核、地幔具有明显的密度差，同时核－幔边界还存在较大的起伏，无疑，它对地面及外空产生一定的重力效应．本文基于这一前提，并假定两者有-一对应的关系，从而求出被压缩的球壳上的异常密度的分布及所相应的起伏，并讨论了核－幔边界起伏的大小、扰动位应取的阶数等问题．     

地球内部压力变化及其构造意义

地球内部的压力远比人们预想的要高得多，地心处的压强为无穷大，在重力分异过程中，地壳地幔减压膨胀（吸热），地核增压收缩（放热），核幔边界是热交换界面，热幔 核幔边界生成。     

内核地球自转动力学理论的研究进展(Ⅳ)——内核自转动力学方程

本文是序列文章的第四篇，其内容包括：基于连续介质力学的基本理论，给出了固体外核（SIC）自转的动力学方程，考虑了地球的自引力、液核对内核边界的压力和二阶外部引潮力位对SIC自转的影响，并在O(mε)的量级上给出了其实用的表达式.本文的理论推导更加严密和细致，改正了文献〔1〕在推导过程中的某些错误（例如：（B39）、（B44）和（B59c）式）.本文的工作是对文献〔1〕有关理论的扩展和改进，对进一步研究内核地球自转的动力学理论是非常重要的.     

SNRVEI地球模型连续分布的简正模及其意义

基于Peltier等建立的粘弹地球表面负荷形变理论，运用简正模分析法，实现了SNRVEI粘弹地球模型表面负荷勒夫数从拉氏域至时间域的变换．数值结果印证了韩大仲关于真实地球存在“连续分布的简正模”的结论，同时还表明在保证较高计算精度前提下，为便于计算，将地球核慢边界以上部分划分成较少个物性均匀层是可行的．本文的方法和结果经过数值检验，可用于冰后相对海平面变化、地球自转非潮汐加速度变化等地表负荷均衡动态响应观测量的研究．     

Earth''''s deformation due to the dynamical perturbations of the fluid outer core

Introduction The fluid outer core separates the solid inner core from the solid elastic mantle, and as a result, makes the free and forced movement of this mechanical system more complicated and profuse. As the elastic mantle, the free oscillations may occur within the Earths fluid outer core (FOC) due to excitation of a strong and deep earthquake (Crossley, 1975b; Friedlander, Siegmann, 1982; Shen, 1983; Friedlander, 1985). However, compared with the oscillations of the elastic mantle, i…     

Earth’s deformation due to the dynamical perturbations of the fluid outer core

The elasto-gravitational deformation response of the Earth’s solid parts to the perturbations of the pressure and gravity on the core-mantle boundary (CMB) and the solid inner core boundary (ICB), due to the dynamical behaviors of the fluid outer core (FOC), is discussed. The internal load Love numbers, which are formulized in a general form in this study, are employed to describe the Earth’s deformation. The preliminary reference Earth model (PREM) is used as an example to calculate the internal load Love numbers on the Earth’s surface, CMB and ICB, respectively. The characteristics of the Earth’s deformation variation with the depth and the perturbation periods on the boundaries of the FOC are also investigated. The numerical results indicate that the internal load Love numbers decrease quickly with the increasing degree of the spherical harmonics of the displacement and depend strongly on the perturbation frequencies, especially on the high frequencies. The results, obtained in this work, can be used to construct the boundary conditions for the core dynamics of the long-period oscillations of the Earth’s fluid outer core. Foundation item: State Natural Science Foundation of China (40174022 and 49925411) and the Projects from Chinese Academy of Sciences (KZCX2-106 and KZ952-J1-411).     

内核地球自转动力学理论的研究进展——Ⅲ 液核自转动力学方程

本文是序列文章的第三篇，其内容包括：基于连续介质力学的基本理论，给出了液体外核（FOC）两种形式的角动量方程，对作用在FOC上外力矩进行了详细研究，同时对液核作用在固体内核（SIC）上的压力产生的压力矩进行了讨论，在O(ms)的量级上给出了它们的表达式.本文改正了文献〔1〕在推导过程中的某些错误（例如：（B18）、（B28）、（B29）、（B30）、（B35a）和（B35b）式）.本文是对文献〔1〕有关理论的扩展和改进，对进一步研究内核地球自转的动力学理论是非常重要的.     

Structure of the inner core boundary

Abstract

A model of the inner-core boundary (ICB) is constructed which is consistent with current ideas of the dynamic and thermodynamic state of the core and which is capable of reflecting seismic waves with period of one second. This requires the mass fraction of solid below the ICB to grow to an appreciable fraction in roughly one kilometer. This rapid growth of solid with depth is a result of downward fluid flow from the outer core which is a part of the convective motions which sustain the geodynamo. The solid which crystallizes from this descending fluid after it crosses the ICB continually coats the dendrites which occur there. The gradual cooling of the outer core causes the ICB to advance by growth of dendrites at their tips. The balance of these two effects gives an equilibrium profile for the mass fraction of solid with depth below the ICB which is capable of yielding sharp reflection of seismic waves.     

内核地球的自转运动和地球固定参考系的研究

本文研究了内核地球模型下的地球表面的旋转运动和地球形变场的复数矢量球函数表示,以及外壳固定参考架、地球参考系的理论定义和它们之间等价性的理论证明.同时给出了液体外核（FOC）、固体内核（SIC）和整体地球的转动惯量张量和角动量的具体表达式.在考虑到引潮力位对地球形变场的影响下,研究了地幔相对角动量的具体表述.本文的工作是对前人有关理论的扩展和改进,对进一步研究内核地球自转的动力学理论是非常重要的.     

超导重力技术在探讨核幔边界黏性特征中的初步应用

旋转椭球型地球的固体地幔与液态地核间相互作用而产生的逆向本征模通常称之为地球自由核章动,自由核章动的品质因子（Q值）能有效反映核幔边界层能量耗散特征,与核幔边界的黏滞度密切相关.本文首次利用全球地球动力学计划网络23个台站27组高密度采样的高精度超导重力仪器观测数据,采用迭积技术,确定了自由核章动参数Q值,进而计算了核幔边界的黏滞系数.数值结果说明获得的核幔边界动力学黏滞系数达到10³ Pa·s量级,与加拿大科学家Smylie等利用VLBI观测资料获得的最新结果一致,这说明重力技术是有效应用于研究地球深内部结构的重要手段之一.     

The monosulfid solid solution in the FeNiS system: relationship to the earth's core on the basis of experimental high-pressure investigations

Experimental high-pressure results on phase stability, electrical conductivity and compression behavior up to 5 and 21 GPa respectively are used to calculate an isothermal equation of state for a monosulfid solid solution (MSS-composition) in the FeNiS system. The high-pressure relations in the range 1–8 GPa are very complex. A continuous electrical transition, from semiconducting to metallic, takes place at high pressures and temperatures and results in anomalous compression behavior at pressures in this region. No polymorphic transition from the NiAs-structure to another type could be observed; however, density increases by as much as 8.8%. Using compression values for pressure greater than 10 GPa, the bulk modulus, a zero-pressure density and a core density were calculated. Extrapolation for the conditions of the outer core yields a difference in the density of up to 20%, relative to seismological models.In a composition model with (Fe, Ni)+MSS, a MSS-content must be assumed to be in the range of 30–35 wt% at the core-mantle boundary (CMB) and 13–17 wt% at the inner-core boundary (ICB). That corresponds to a sulfur content of 10.8–13.3 wt% (CMB) and 4.9–6.5 wt% (ICB), respectively, the values increasing with increasing Ni content of the MSS-phase.