青藏高原重力场特征和地壳构造

本文利用布格重力异常图,结合其它地质和地球物理资料,探讨了青藏高原区域重力场和剩余重力场特征及所反映的地壳构造。     

中国大陆深层区域构造格架——系列解释之重力场格架

截取全球卫星重力图、重力场水平梯度图、卫星测高数据反演海洋重力异常图、岩石圈重力场和地幔重力异常, 获得中国大陆及其邻区岩石圈地球物理场特征, 揭示地球内部密度结构。简要探讨了中国大陆深层区域构造格架——系列解释之重力场格架。     

中国视密度图与大地构造单元

提出根据区域重力异常计算地壳表层视密度分布的方法。依据原观测平面异常与延拓到某一高度平面异常的差值场所具有的突出浅源异常、压制深源异常的特点 ,按维纳滤波原理 ,应用多层格林等效层模型精确模拟该差值重力场的径向对数功率谱 ,设计重力场在频率域进行异常分离的具有自适应性的优选延拓算子 ,实现垂向异常分离。利用重力场可看成由许多等效直立棱柱体叠加的原理 ,在频率域内 ,通过换算重力场的一次导数 ,计算出视密度的分布。用上述方法处理中国布格重力异常图 ,获得了中国地壳表层 0 10km剩余重力异常 ,并成功编制视密度图。比较表明 ,视密度的分布特征与大地构造单元及分区有较好的对应关系。地壳表层的岩石密度分布的获得 ,为中国的基础地质与构造研究提供了重要依据。     

盐源盆地重力场与断裂构造特征研究

以盐源盆地1∶5万实测重力数据为基础,对该区重力场进行了解释推断。由研究区大部分为第四系所覆盖,进行了深层重力异常的提取,即利用钻井资所料确定的新近系密度界面深度,采用"剥皮"技术提取古近系及以下地层的重力异常,根据剥皮后的区域布格重力异常图进行了重力异常分区,将研究区划分为三个重力异常区。研究区内已知断裂出露较少,为查明区内隐伏断裂构造,以布格重力异常、剩余重力异常、方向导数等异常图为依据,根据断裂构造所具有的重力异常特征标志划分断裂构造,推断断裂17条,其中大断裂2条,一般断裂15条,并在断裂构造的解释方面获得了新的认识。为了确定盆地内中、新生界的分布和各地层的接触关系,选择了兴隆公社-北门场东西向长剖面进行了剖面拟合计算,推测出了沿剖面方向沉积层的纵横向分布特征。     

用窗口平均法进行重力异常划分的可行性

在进行重力异常解释时，根据测区重力地壳模型分析结果，为了分离出由不同深度的地质因素引起的重力异常，根据测区重力地壳模型分析结果，主要采用七种不同边长的正方形窗口平均法进行了重力场的划分试验。结果表明：使用不同边长的窗口平均法可以将布格重力异常分解为由深部场源引起的一级区域异常、中深部场源引起的二级区域异常及浅部场源引起的二级剩余异常等三部分，达到了分离布格重力异常的目的。在深部资料很少的青藏高原地区进行重力异常推断解释时，本文所示划分重力异常方法极具参考价值。     

GEODYN-Ⅱ软件移植和40阶次月球重力场的解算

将GEODYN-Ⅱ软件从工作站移植到了PC机平台上,其计算效率明显高于工作站平台上5~10倍。利用移植版本的 GEODYN-Ⅱ软件和SELENE卫星轨道数据求解了40阶次月球重力场模型,以及月球自由空气重力异常场和月表重力异常 场。其自由空气重力异常场与SELENE小组在SCIENCE上的结果是一致的。同时与LP165Q对比,在月球背面其解算的40 阶次月球重力场的精度比LP165Q模型要高,但是相对于月球正面仍没有LP165P的精度高,还有待进一步改进。     

中国境内沿北纬40°剖面的重力异常正演拟合及地质解释

在中国境内沿北纬40°截取了长剖面,对布格重力异常和卫星重力异常进行了正演拟合计算,并结合新的大地构造划分作了初步的地质解释。结果表明:古老的陆核、原地台、地台和地块等稳定地区内部的密度值横向变化小,年轻的褶皱带等活动地区内部的密度值横向变化大。各个构造域边界的地壳消减对接带,布格重力异常反映不明显,而卫星重力异常对应较好。布格重力异常与卫星重力异常的正演拟合结果不同的地区,其地壳和上地幔的密度分布有较大的差异。这些重要结论有助于寻求卫星重力异常与布格重力异常的在机制和应用上的共性与差异,以便达到对两种重力异常的本质有更进一步认识的目的。     

江苏矿产资源潜力评价重力专题属性库结构

介绍了基于MapGIS平台的重力测量工作程度图、布格重力异常图、剩余重力异常图和重力推断地质构造图属性库结构及字段要求,属性库规范、有序,已在江苏矿产资源潜力评价中得到应用。     

松辽盆地布格重力异常小波多尺度分解与解释

松辽盆地是中国东北盆地群的代表性盆地之一。松辽盆地及其邻区的布格重力异常分布特征以北东—北北东向为 主,其次为东西向,重力场分区分块特征明显,显示了明显的拼贴构造背景,依据布格重力异常特征对研究区构造单元进 行分区,共分成松辽盆地异常区、大兴安岭重力梯级带等 5 个特征区。利用小波多尺度分解方法对松辽盆地重力场进行分 离,选择最佳的分离阶数(4 阶),随后利用对数功率谱确定每阶异常的视深度,提取区域异常,分层研究地壳顶部(D1G)、基 底(D2G,D3G)及深部密度界面(A4G)的起伏特征,共圈定基底凹陷 14 个,并绘制了研究区的 Moho 面埋深图。地球物理特征 揭示了松辽盆地的深部构造,为研究盆地油气勘探及构造演化提供了重要依据。     

凤凰─茶陵地学断面重力异常机制分析

对凤凰─茶陵地学断面重力异常,根据爆炸地震测深资料,确定密度分层,用变密度水平梯形体构制剖面密度模型,计算理论重力异常和实测布格重力异常吻合较好。根据剖面密度模型,可以合理地解释布格重力异常。并将地壳划分为沉积盖层、变质岩层、麻粒岩层三层结构,分别计算三层的重力效应曲线及上地幔低密度体重力效应曲线。还计算了莫霍面起伏引起的重力异常曲线,分析了引起地壳重力异常的各种因素及特点。     

High-resolution regional gravity field model of Pakistan based on best residual terrain model (RTM) of topography and interpolation techniques

This study focuses on the development of absolute gravity model for Pakistan based on best possible residual terrain model of gravity using residual terrain modeling technique. The datasets used for the development of model are observed gravity, global gravity models, and Shuttle Radar Topographic Mission (SRTM30) elevation data. The residual terrain modeling technique has been used in the remove-restore procedure for smoothing the observed gravity field. Different topographic elevation models were tested in the model selection and one best possible model with minimum mean and standard deviation was selected for residual terrain effects. Least square collocation technique has been used for quality control and error estimates. The best possible covariance model was established from residual gravity for onward prediction of gravity anomalies at the earth surface for error and prediction analysis. The residual terrain effect of gravity, value of free air anomaly from EGM96, and observed free air anomaly are added to normal gravity to compute the absolute gravity at earth surface. The prediction of these parameters is made by employing Lagrange interpolation with least square adjustment. The results are compared with ～5% randomly selected data points not utilized for the development of covariance function and/or model development. Spline interpolation technique has also been used for the prediction of gravity field-related parameters. Lagrange interpolation exhibits relatively superior results over spline-based interpolation. This is as per expectation due to the reason that additional gridding for spline interpolation filters the signal part as well. This fact is evident from the results of spline interpolation of Grid-I and Grid-II with relatively better prediction results in Grid-I. This version of the model is capable of prediction having limiting error of 30 mGal. The predicted results show that 96.16% of prediction data falls within above-mentioned limit with Lagrange interpolation technique with least square adjustment for whole Pakistan area. The adverse effect of gridding is absent in case of Grid-I due to relatively flat areas and predicted data matches totally with control values for both spline as well as Lagrange interpolations. However, in case of Grid-II which includes high mountains of Himalaya, gridding effect is present and the accuracy of the predicted results falls to ～92%. The computed results have been compared with absolute values predicted using EGM96 and EGM2008 models as well. The gravity field recovered with PAKGM model is much better, i.e., ～ 96.16%, than both with EGM96 and EGM2008 which is about 85% only.     

重力卫星五年运行对求定地球重力场模型的进展和展望

对近年升空的CHAMP和GRACE和将于2007年升空的GOCE卫星在测定地球重力场方面的技术特点和初步成果进行了回顾、比较和评估。并对它们今后在静态和动态的地球重力场构模方面可能的进展作一展望。现在只用一颗重力卫星的轨道摄动数据，就可以以前所未有的可靠性和精确性来求定地球重力场的长波和部分中波。如CHAMP重力卫星的33个月数据所求定的地球重力场模型,相对于曾利用多颗卫星资料所推算的GR1M5 S1重力场模型,在长波方面的精度和可靠性都有很大改善。而GRACE重力卫星的 110天数据所导出成果的空间分辨率，又优于CHAMP的33个月的数据成果。GRACE卫星还有一个重要任务，就是测定重力场非潮汐的短期性或准实时的变化。还介绍了新发表的一个联合地球重力场模型EIGEN CG03C, 360完全阶次，分辨率约30′。CG03C同CHAMP/GRACE以前的重力场模型比较，在400 km波长的精度方面改善了一个量级，大地水准面的精度改善了3 cm，重力异常的精度改善了0.4 mgal。     

http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1674987113000510

In this paper,we analyze lithospheric density distribution of China and surrounding regions on the basis of 300300gravity data and 1 1 P-wave velocity data.Firstly,we used the empirical equation between the density and the P-wave velocity difference as the base of the initial model of the Asian lithospheric density.Secondly,we calculated the gravity anomaly,caused by the Moho discontinuity and the sedimentary layer discontinuity,by the Parker formula.Thirdly,the gravity anomaly of the spherical harmonics with 2e40 order for the anomalous body below the lithosphere is calculated based on the model of EGM96.Finally,by using Algebra Reconstruction Techniques(ART),the inversion of 300300residual lithospheric Bouguer gravity anomaly caused by the lithosphere yields a rather detailed structural model.The results show that the lithospheric density distribution of China and surrounding regions has a certain connection with the tectonic structure.The density is relatively high in the Philippine Sea plate,Japan Sea,the Indian plate,the Kazakhstan shield and the Western Siberia plain,whereas the Tibetan Plateau has low-density characteristics.The minimum value of density lies in the north of Philippines,in the Taiwan province and in the Ryukyu island arc.     

异构并行算法快速构建全球扰动重力梯度全张量图

扰动重力梯度是扰动重力位的二阶导数,相对于其他重力场元素能更多地反映变化的不规则地球产生的高频信息。在使用高阶次球谐系数模型获取大范围高分辨率的扰动重力梯度数据时,存在重复运算多、计算效率低下、耗时较长的问题。针对该问题,推导了简化计算公式,将中间变量提取出来作为全局参数和局部参数单独进行计算、存储,从而有效减少重复运算;并在简化公式的基础上,提出了扰动重力梯度张量快速异构并行算法,利用CUDA（compute unified device architecture）实现了梯度全张量在GPU端的并行计算。根据Txx、Tyy、Tzz三个分量满足Laplace条件验证了算法可靠性,并与传统串行算法进行了计算效率对比,实验结果表明,相较于串行算法,所提算法可减少90%以上计算耗时,可将计算效率提高60倍以上。最后利用该算法基于2 190阶EIGEN6C4模型快速构建了5′×5′分辨率的全球扰动重力梯度全张量图,计算结果显示了扰动重力梯度同地形、地球质量分布变化的相关性及其在全球范围内的数值特征。     

重力卫星五年运行对求定地球重力场模型的进展和展望

对近年升空的CHAMP和GRACE和将于2007年升空的GOCE卫星在测定地球重力场方面的技术特点和初步成果进行了回顾、比较和评估。并对它们今后在静态和动态的地球重力场构模方面可能的进展作一展望。现在只用一颗重力卫星的轨道摄动数据，就可以以前所未有的可靠性和精确性来求定地球重力场的长波和部分中波。如CHAMP重力卫星的33个月数据所求定的地球重力场模型，相对于曾利用多颗卫星资料所推算的GRlM5-S1重力场模型，在长波方面的精度和可靠性都有很大改善。而GRACE重力卫星的110天数据所导出成果的空间分辨率，又优于CHAMP的33个月的数据成果。GRACE卫星还有一个重要任务，就是测定重力场非潮汐的短期性或准实时的变化。还介绍了新发表的一个联合地球重力场模型EIGEN-CG03C，360完全阶次，分辨率约30′。CG03C同CHAMP／GRACE以前的重力场模型比较，在400km波长的精度方面改善了一个量级，大地水准面的精度改善了3cm，重力异常的精度改善了0．4mgal。     

地面重力数据结合GPS/水准数据精化兴城物探实验区大地水准面

区域大地水准面的确定是GPS测量常需解决的问题。目前确定大地水准面的方法主要包括重力法、GPS水准几何法及组合法,其中组合法因其精度和可靠性都较高,常用于计算高精度区域大地水准面。高精度的大地水准面模型是组合法确定区域大地水准面的关键。在我国,EGM2008全球重力场模型精度和分辨率均高于此前的所有模型,研究基于该模型的组合法大地水准面精化具有重要的实践意义。笔者以吉林大学兴城教学实习基地物探实验区为例,基于实测重力数据、EGM2008重力场模型和GPS水准数据,采用组合法精化了区域大地水准面,比较了组合法大地水准面模型和无重力实测数据的几何法大地水准面模型的精度差异,分析了该方法在物探测量中的适用性。结果表明,实验区组合法大地水准面模型精度最高达到1.2 cm,并且误差分布区间较小,总体上精度和可靠性高于对比的几何方法,并且组合法和几何法获取的两种大地水准面模型均能满足大比例尺物探测量要求。EGM2008模型精度较高,故平坦地区使用组合法时,高密度的实测重力数据可能带来高频扰动,有可能降低EGM2008重力场模型本身的精度,所以重力数据采集过程中要顾及重力点的密度和空间分布。本文方法更适用于地形复杂的地区。     

Study of geoid–quasigeoid separation obtained from terrestrial gravity data and two geopotential models

In this article, separation between the geoid and the quasigeoid was calculated using ground gravity data and the data extracted from two Global Geopotential Models (GGMs). The calculated results were compared together. To do so, the authors used the terrestrial gravity data in a vast region of Iran, comprising 8,245 stations which are kindly put in our disposal by the National Cartographic Center of Iran, as well as two GGMs, namely EGM96 and EGM2008 for comparison. The calculation of the separation for GGMs was performed by iteration method. The results showed that the geoid–quasigeoid separations obtained from the terrestrial data versus the orthometric heights are nonlinear in mountainous areas, whereas they are almost linear in flat regions due to decreasing the values of the topographic potential of the masses between the earth surface and the geoid. On the other hand, in case of GGMs, a positive correlation was observed between the separations and the orthometric heights in both mountainous and flat areas. As the difference between the separations extracted by two methods in mountainous areas—especially in the regions with ragged topography—differs strongly, it is recommended to use the dense gravity and height networks for accurate determination of the geoid–quasigeoid separation in these regions. Finally, we can conclude that the mean values of separation by two global geopotential models (EGM96 and EGM2008) are 21.87 and 21.23 cm, respectively, values which did not differ strongly, whereas this mean value obtained from ground gravity data is 16.10 cm, which differs from the GGMs’ results with approximately 5 cm.     

航空重力弱信号提取的卡尔曼滤波方法研究

航空重力测量以飞机为载体对重力场数据进行采集。由于气流、飞行状态及机体自身振动等因素的影响,航空重力测量原始数据含有大量的噪声,信噪比高达上万级分之一,因此从原始测量数据中获取弱小重力信号成为航空重力测量系统发展的一个技术难题。本文针对航空重力测量系统将通用卡尔曼滤波公式进行了适应性调整,建立了航空重力异常的数学模型,针对系统测量原理提出了卡尔曼滤波状态方程,解决了重力信号与差分GNSS信号匹配、航空重力弱小信号提取的难题。经过实测的航空重力测量数据验证,提出的航空重力数据解算方法能够高精度地解算出航空重力异常,且优于FIR低通滤波器(目前工程上采用)的解算结果,推进了航空重力弱信号提取技术的发展。     

基于EGM2008模型的GPS高程转换法

GPS求得的高程是地面点在WGS84坐标系中的大地高,而我国采用正常高系统的高程,是通过该点的大地高减去该点的高程异常获得。高程异常的获取,惯用的做法是曲面拟合法,这种方法在水准点稀少的测区（特别是山区）实施起来比较困难。EGM2008模型是迄今为止分辨率最高、精度最好、阶次最多的全球重力场模型。首先利用EGM20081′×1′的大地水准面模型计算各点的高程异常,再通过联测一个一等水准点,获取EGM2008模型所表示的全球似大地水准面与我国高程基准面之间的差异,即可将GPS大地高转换为1985国家高程基准的正常高。兴城测区实例表明,EGM2008模型高程转换法在山区仅用一个水准点即可实现GPS大地高到正常高的转换,且高效率、高精度。     

塔里木盆地卫星重力异常与油气资源的相关性研究

利用中国地区３６０阶局部重力场模型ＩＧＧ９３Ｅ，计算出不同阶窗的卫星重力异常，然后利用Ｍｏｌｏｄｅｎｓｋｙ单层密度积分方程将卫星重力转化为分层面密度异常，结合其他地球物理资料，分析并探讨了塔里木盆地油气资源与卫星重力异常的相关性。研究表明：塔里木盆地油气资源分布与１０１－１８０阶卫星分同密度异常图中负密度异常带关系密切。而１８１－３６０阶卫重分层面异常图则对盆地内生油、储油的坳陷、隆起等构造有较９