顾及地类转换差异的城市空间扩展元胞自动机模型及应用研究

元胞自动机模型已经成为城市空间扩展模拟研究的重要方法之一,并得到广泛应用。然而,现有的城市扩展元胞自动机模型仍存在不足。由于元胞状态设置较为简单,从而使模型转换规则中对不同用地类型向城市用地转换的差异与强度考虑不够。基于此本文在元胞自动机模型的框架下,设计了多元结构的元胞状态及转换规则,提出了顾及地类转换差异与强度的城市扩展元胞自动机模型。在计算非城市用地向城市用地转换的转换概率时,该模型考虑了3个方面的概率：① 地形地貌、经济发展等城市发展的驱动因素对城市用地扩展的影响概率,该概率采用logistics方法进行计算;② 邻域元胞的用地类型对中心元胞转换概率的影响,该概率采用扩展摩尔型方法进行计算;③ 不同类型的非城市用地（本研究中包括耕地、林地和裸地3种类型）向城市用地转换的强度,该概率由模拟基期土地利用数据与目标年份土地利用数据的叠加,得出不同类型的非城市用地在此时间段内向城市用地转换的规模,进而确定不同类型的非城市用地向城市用地转换的强度。最后,将以上3种概率的乘积作为元胞转换的概率。通过转换概率与转换阈值的对比判断中心元胞是否在下一个阶段转换为城市用地。经过迭代计算,不断增加城市用地元胞的数量。当模拟城市用地的结果与目标年份的城市用地规模差值在一定的范围内时停止模拟,得出最终结果。模型构建完成后,本文以长株潭城市群核心区为例进行了模拟实验。以2001年该地区的土地利用数据为基期数据,模拟2010年该地区的城市用地规模和空间分布。研究结果表明,根据本文提出的模型模拟的城市扩展结果与真实数据相比具有较高的一致性。模拟结果正确率达到68.66%,比基于传统logistics回归的元胞自动机模型的模拟精度提高了4.25%,Kappa系数为0.675。该模型较好地模拟了长株潭城市群核心区城市扩展,在城市空间扩展模拟中具有较好的适应性与有效性。     

呼图壁地区震源机制解及构造应力场特征分析

基于新疆测震台网记录的数字地震波形，运用CAP方法测定呼图壁地区2010-01-15~2017-01-02共50次MS≥3.0地震的震源机制解，同时结合早期23次MS≥3.0地震的震源机制解数据，应用MSATSI软件反演研究区时空应力场。结果表明，研究区应力结构类型表现为逆断型，整个区域主压应力P轴近NNE向且倾角较小，说明整个呼图壁地区应力场以NNE向水平挤压作用为主要特征。从空间上看，东部的水平挤压作用更为显著；从时间上看，2010~2016年受到更为显著的NNE向应力场控制，反映了研究区在不同时段应力场的调整变化，但没有改变该区域最大主压应力轴呈NNE向的总体特征，说明整个呼图壁地区可能主要受一种较稳定的NNE向应力场控制。     

利用P波接收函数研究青藏高原东南缘地幔转换带结构

研究青藏高原东南缘的深部结构对于理解印度-欧亚板块的碰撞机理和青藏高原的形成演化具有重要的科学意义.本研究对布设在研究区域内566个固定和流动地震台站的波形资料进行了处理，获得77853条高质量P波接收函数，应用接收函数共转换点（CCP）叠加技术获得了研究区域下方精细的地幔转换带间断面起伏形态及转换带厚度变化图像.结果表明：研究区域南北方向上具有两个明显的转换带增厚异常区，南侧异常区位于滇中次级块体与印支块体下方，可能是新特提斯洋板片与上部印度板块间断离并部分滞留在转换带底部的结果；北侧川西地区异常增厚可能与上方岩石圈拆沉并降至转换带有关；腾冲火山起源可能是板块俯冲过程中发生断离造成软流圈物质部分熔融，湿热物质上涌所致.     

基于小震定位与震源机制解信息的阿尔金断裂带东段构造转换研究

阿尔金断裂带东段地区的造转换及其动力学机制研究一直是地学工作者关注的焦点.本文利用双差定位法获取研究区域2008—2017年间6013次地震事件的精确定位数据；整理筛选前人震源机制解36个，并采用P/S波振幅比方法计算获得221个以及CAP方法获得25个震源机制解信息.选择野马河—大雪山断裂作为研究区构造转换研究的突破口，综合小震定位数据与震源机制解信息，并开展野外地质调查进行验证，清晰刻画出该断裂的深部构造形态以及现今的运动特征：由阿尔金断裂带向祁连山方向过渡，断层产状由近直立逐渐转变为倾向南，倾角变缓，震源机制解由走滑性质为主转变为逆冲性质为主，是一个连续渐变的过程，为研究区的构造转换研究提供了直接证据.     

鄂尔多斯地块西缘莫霍面起伏及泊松比分布

收集了鄂尔多斯地块西缘的21个宁夏区域地震台网台站和183个中国地震科学探测台阵台站记录到的2015年1月至2016年1月期间的远震P波资料，通过对其进行反褶积提取接收函数，并利用H-Kappa叠加方法计算了研究区内的莫霍面深度和泊松比。结果表明:研究区的莫霍面深度在36—58 km范围内变化，大体呈南厚北薄、西厚东薄的特点，且具有明显的分区特征，即以香山—天景山断裂为界，莫霍面在南北向呈现明显的起伏变化，该断裂以南的地壳增厚方式可能与青藏高原的水平挤压力所导致的上地壳重叠有关；贺兰山东麓断裂两侧的莫霍面深度落差明显，这可能是由于青藏高原东北缘NE向的挤压力以及阿拉善地块与鄂尔多斯地块之间NW?SE向的拉张力共同作用所致。研究区的泊松比整体较高，其中鄂尔多斯地块的平均泊松比要高于青藏高原东北缘的平均泊松比，银川地堑内的高泊松比现象可能与黄河—灵武断裂为超壳断裂有关；研究区内的莫霍面深度与地表高程具有较好的正相关性，说明其地壳均衡效应较好，而整个研究区内泊松比与莫霍面深度的线性关系并不明显。此外，本研究还进一步揭示了研究区内莫霍面深度与泊松比反相关最明显的两个区域，这种明显的反相关关系也表明，构造上的挤压力或拉张力更容易集中在长英质的弱岩层而使地壳增厚或减薄。综上进一步认为，从海原断裂至香山—天景山断裂这一区域及贺兰山东麓断裂两侧区域下方的地壳成分以长英质岩石为主。      

不同高度数据联合欧拉反褶积法研究

基于不同测量高度重力场及其梯度数据可同时对应同一场源并用于反演场源位置的分析原理，拓展不同高度场数据在欧拉反褶积法中的应用范围.首先，立足于对欧拉反褶积方法的理论研究基础，提出不同高度数据融合联合欧拉反演公式.其次，在理论模型上对多种高度数据联合反演做了测试分析计算，验证了不同高度场数据融合联合欧拉反褶积法能够改善位场解释中单一观测面数据计算带来的解的发散问题，收敛过程由此改善.最后，将本文方法应用于龙门山地区实际重力数据的解释，获得了研究区断裂分布特征.     

华南陆缘高热流区的壳幔温度结构与动力学背景

华南陆缘是我国重要的矿产、地热资源区.晚中生代以来，在太平洋板块西向俯冲，地幔热对流活动共同作用下，该区出现多期岩浆-热事件和大规模爆发式成矿作用.在前人研究基础上，本文利用地表热流观测资料、地震剪切波资料、重力位球谐系数，计算了壳-幔温度结构，分析了动力学背景.计算结果表明：华南陆缘东南沿海地带，地壳10 km以浅温度达200℃以上，居里点温度475℃，莫霍面平均温度550℃.地壳浅层较热，花岗岩中放射性元素衰变放热是地壳浅层地下水热活动的重要热源，但地壳总体温度不高，为"冷壳热幔"型热结构.地幔中，90 km深度，温度950~1250℃；120 km深度，温度1050~1400℃；150 km深度，温度1200~1450℃；220 km深度，温度1500~1700℃."热"岩石圈底界深度在110~150 km之间，西深东浅.岩石圈内，地幔应力场为挤压-伸展相间格局；岩石圈之下，地幔应力场为一个以南昌为中心、长轴NE-SW向的椭圆.分析认为，晚中生代以来，太平洋板块的西向俯冲，导致华南陆缘在区域性SE向地幔对流背景上叠加局域性不稳定热扰动，在175~85Ma期间，上地幔物质向上流动，形成不同的岩浆活动高峰期.同时，岩石圈地幔受俯冲洋壳流体的影响，含水量高，黏度小，在地幔流切向应力场作用下，岩石圈底界由西向东"波浪"状减薄.现今岩石圈之下仍具备地幔小尺度热对流温度条件，但除地表浅层外，地壳整体温度不高，岩石圈构造稳定.     

福建仙游震群序列发震构造分析研究

福建仙游地区自2010年8月开始出现地震序列活动,2012年地震活动水平有所提高,2013年以来地震活动水平进一步提高,ML3.0以上地震集中活跃。福建数字化地震台网对这些地震进行了较完整的监测,记录到丰富的观测资料。通过利用P、S波到时数据对ML≥1.0地震序列进行重新定位,发现地震序列空间位置和震源深度呈现出不同的时段性分布特征。同时利用福建数字化地震台网记录到的波形资料,采用"剪切-粘贴"法,获取了ML≥3.5的震源机制解和最佳震源深度。通过震群序列活动特征、震源位置分布、震源区断层活动分布以及震源机制解特征综合判断认为:仙游震群序列为库水下渗促使断裂滑动引起的构造地震,属于水库诱发型构造型地震,发震构造为穿过库区的NW向石苍断裂。     

鄂霍次克微板块东部俯冲带区域地震b值及应力场特征

古登堡-里克特震级-频度关系式中的b值与剪切应力(或偏应力)大小被认为存在着负相关的关系,因此b值常被用作估算区域应力大小的指标.本文利用1970-2018年鄂霍次克微板块东部俯冲带区域的地震目录,使用最大似然法对该区域的b值进行空间扫描,得到了该区域沿海沟走向不同区域及不同深度的b值分布,进而调查与分析其应力状态及地球动力学特征.结果显示不同俯冲区域的b值分布具有4个共同特征:1)地壳范围内的高b值特征,表明其剪切应力较低;2)俯冲板片与上覆板块耦合强烈的区域b值较低,表明该位置剪切应力较高;3)弧前区域b值较高,表明其剪切应力较低;4)海沟东侧的太平洋板块与软流层接触的区域b值较高,表明该位置剪切应力较低.上述这些b值分布结果及其剪切应力分布,是能够与俯冲带的地球动力学结构与特征相关联的.我们也发现在水平方向上,在浅部区域(0~40km深度范围),勘察加地区的剪切应力相对于北日本地区和千岛地区更低;在更深的区域(40~80km深度范围),千岛地区弧前区域的剪切应力较低.由本文俯冲带区域力平衡估算得到的俯冲接触面上的剪应力大小能够解释鄂霍次克微板块东部俯冲带不同接触界面上的b值大小及其分布差异.本文得到的日本海沟附近区域平均b值在大地震前后的时间变化揭示了该区域震间、震前和震后的应力演化过程.