利用卫星重力数据研究中国及邻域地壳厚度

本文以中国大陆及邻域地壳厚度为研究对象,采用GRACE提供的GX-OG-2-GCM模型数据计算自由空气重力异常,通过确定地核与地幔的质量,分离出由地壳部分产生的重力异常并经过布格改正得到布格重力异常,利用Park公式求出了中国大陆地壳厚度的分布,结果与以前地壳厚度资料相符合.     

基于随机抽样一致性-网格搜索方法反演断层面倾角

采用小地震的丛集性活动资料定量地研究地下断层的三维几何信息对地震危险性评估具有至关重要的意义。若所使用的资料存在高比率的离群值,将会使断层几何参数的估值产生较大偏差。为了提高断层几何参数估值的稳健性,本文将随机抽样一致性（RANSAC）与网格搜索（GS）相结合,给出了随机抽样一致性-网格搜索（RANSAC-GS）估算方法。在数值模拟试验中,对模拟观测值加入1%,5%,10%和20%的离群值,分别采用GS和RANSAC-GS两种方法估算了断层面倾角,并从反演参数的残差、反演模型计算值与观测值的密合度、目标函数及相关度等方面证明了RANSAC-GS方法即使在高比率离群值的情况下,依然能够给出稳健的参数估值。最后,利用2008年1月至2012年12月鄂尔多斯地区小震重定位结果,以震源点到断层面距离最小为准则,采用RANSAC-GS方法反演获得太谷断裂的断层面倾角为52.5°,与前人的结果有较好的一致性,在此基础上对大地测量形变观测给出合理的阐释,从而证明了本文方法的有效性。      

铅垂断层向错引起的地表重力变化

利用直立长方体组合模型以及坐标旋转理论,对铅垂断层向错引起的重力变化进行数值模拟,分别计算深度为1、5、10 km的铅垂断层在单一方向上、两个方向上向错引起的地面重力变化。结果表明,当断层在单一方向产生向错时,以左端点为基点的W1、W2向错引起的地面重力变化场均呈现以断层为轴线的对称分布|以中点为基点的W3向错引起的地面重力变化场构成四象限反对称分布。当断层在两个方向上同时产生向错时,以左端点为基点的W1W2向错引起的地面重力变化场呈现以断层为轴线的对称分布,整体显示W2向错起主导作用|以中点为基点的W2W3向错引起的地面重力变化场呈现非对称分布,整体也显示出W2向错起主导作用,断层附近的扭错现象为W3向错的作用。随着断层深度的增加,断层向错引起的地面重力变化值递减,但影响范围逐渐扩大。     

断层向错引起的地表重力变化研究

利用三维角点法以及空间物体旋转的几何变换理论,建立断层向错与地表重力变化的关系,并进行数值模拟计算。选取断层下盘左端点为旋转基点,分析断层埋深和倾角对其向错引起的重力变化的影响。结果表明,断层向错引起的重力变化与断层埋深有明显的相关性,在W1、W2、W3向错模式下,重力变化均表现为随断层深度增加而逐渐衰减;重力变化对断层倾角有着不同的响应。断层运动产生的重力变化空间分布特征与断层的向错模式以及旋转基点的选择有关。     

芦山地震断层的滑动分布与汶川地震断层的关系

本文利用2013年芦山M_S7.0级地震同震GPS数据反演了芦山断层几何与断层滑动分布,结果表明：芦山地震发震断层具有南陡北缓、上陡下缓的特征,低倾角的区域位于发震断层北段且靠近映秀断层的一侧;滑动分布模型的最大滑动量为0.82 m,其深度为13.67 km与小震发生集中平均深度12.5 km接近.我们选取1998-2014年龙门山断裂带区域地壳形变观测数据,拟合获得了龙门山断裂带走向方向上的速度分量,发现在汶川M_S8.0地震与芦山M_S7.0地震之间宽度约30 km破裂空区,龙门山断裂带西南段与东北段的形变分量以破裂空区为界方向相反.断裂带东北段（汶川地震主要发震断层）的形变分量方向与断层右旋走滑运动方向一致,而在断裂带西南段（芦山地震发震断层）的形变分量方向与断层左旋走滑运动方向一致.芦山地震走滑方向与汶川地震走滑方向相反是因为该断裂带构造运动在特有几何构造下受青藏高原东南向挤压,遇龙门山中段岩石圈楔状构造的阻挡,在汶川M_S8.0地震与芦山M_S7.0地震间的地震空区,形成了构造运动向其两侧分流的结果.

     

利用GRACE卫星数据研究汶川地震前后重力场的变化

介绍了利用GRACE卫星数据计算和分析重力场变化的方法.以EIGEN-GRACE02S重力场模型为背景,对高斯平滑处理前后中国大陆月重力场的变化作了比较,认为取平均半径为666 km作高斯平滑,能够得到合理的重力变化结果.以3个月时间尺度计算了2008年汶川地震前后中国大陆的重力场变化,将结果与2006年和2007年相同时间尺度的变化结果进行比较,发现三者相符合,并且同震重力的负变化可用地壳膨胀模型理论来解释.     

中国西部地壳水平运动引起的重力场空间变化特征

用数值模拟方法研究地壳水平运动与空间重力变化的关系,得出:地壳划分的长方体在单一方向上水平位移引起的空间重力变化呈负对称分布。结合中国西部地区的数字高程以及GPS观测速率数据,计算了中国西部地区地壳水平运动引起的重力场变化,将其与卫星重力观测结果进行对比并作出解释。     

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基于最小二乘预估法计算渭河盆地地壳水平应变

本文采用最小二乘预估法探讨了渭河盆地地壳水平应变分布问题,该方法首先是把GPS的位移当作为随机信号,然后利用计算点与观测点之间的距离来构建协方差与自协方差矩阵,从而通过求导计算区域水平应变.结合2004-2007年的GPS观测资料,对渭河盆地水平应变进行计算,结果表明渭河盆地主应变呈现出空间分布不均匀性,山区和盆地应变性质相反,山区处于挤压状态,盆地处于拉张状态.宝鸡西部位于最大剪应变的高梯度区,其挤压应变起主导作用.     

高精度重复相对重力观测量提取

采用RANSAC算法剔除观测数据中的离群值,再使用线性内插法进行补全,利用整体投影计算的思想提取两点间的相对重力值,并对其精度和标准差进行检验。结果表明,动态重力观测的残差最大值为4.641 μGal,重复性标准差最大值为4.384 μGal,均优于5 μGal。该方法可获得较高精度的重力观测数据,为在复杂环境下获取相对重力值提供一种新方法。