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地球物理学报 2009年第07期杂志 文档列表

地球物理学报杂志空间物理学·测量学

利用GS流场重构方法研究磁尾等离子体片涡流1675-1684

摘要：2000年9月30日Geotail卫星分别于17：54：36～18：09：00UT和18：59：00～19：30：00UT在磁尾晨侧等离子体片内（n≈O．4cm，T≈6keV）观测到等离子体涡流事件．本文采用Grad—Shafranov（GS）流场重构技术再现了这些涡流的二维速度场、离子数密度和离子温度的分布图像．结果显示：从地心太阳磁层坐标系（GSM）赤道面上面看，涡流的尺度约为5000km×1400km，朝地球的运动速度约为15～25km／s．所有5个涡流的旋转方向都为顺时针方向，旋转周期约为6-11min．相邻涡流的相互作用导致它们之间的磁场强度增强．考察观测数据发现，涡流内不仅包含等离子体片热等离子体成分，也包含较大通量的类似源自磁鞘的冷等离子体成分（T〈1keV）．这与观测到涡流等离子体的平均温度（T≈4keV）较磁尾等离子体片等离子体的典型温度（T≈6keV）明显偏低的事实是一致的．不仅如此，离子数密度和温度在结构内的分布也不均匀，数密度在涡流内部偏离中心的位置比较低而在每个涡流的边缘位置比较高，温度的分布大体上与密度相反．分析认为观测到的磁尾等离子体涡流事件可能由发生在低纬边界层的Kelvin—Helmholtz不稳定性引起，涡流结构内的冷等离子体可能来自磁层顶外部的磁鞘．

极区电离层对IMF Bz4次快速转向的响应——EISCAT／ESR雷达观测1685-1692

摘要：利用EISCAT VHF和EISCAT Svalbard（ESR）雷达观测数据，对2003年2月12日IMF Bz分量4次快速方向转换期间，极区电离层，尤其是极尖／极隙区的响应特征进行了分析研究．随着IMF Bz方向的多次快速变化，地面雷达观测到极尖／极隙区所在位置随着开放-闭合磁力线边界在纬度方向上来回移动．在此期间，极区电离层等离子体水平对流多次反向，表现出与IMF Bz分量强的负相关性．进一步分析表明：极区磁层-电离层系统在日侧对IMF极性变化的平均响应时间约为3min．

月球重力异常的小波多尺度分析1693-1699

摘要：本文将小波多尺度分析引入月球重力场的研究，选取测量数据质量较好的月球近区作为实验区域，以“Clementine”探测器获得的自由空气重力异常作为原始数据对主要月海盆地进行了局部的重力异常分解，解释了月球内部基本分层结构，并利用主要月海盆地的实验结果分析了月海下部质量异常以及莫霍面的起伏形态，与已有研究成果进行比较证明了方法的适用性及结果的合理性．

基于配置法的局部重力场延拓模型构建与应用分析1700-1706

摘要：在大地坐标系下利用Forsberg局部扰动位协方差模型（即DPM模型）导出了实用的局部重力异常协方差模型（即GAC模型）和局部扰动重力西方差模型（即GDC模型），两种模型形式完全一致．针对GAC模型，提出了两种模型参数的拟合方法，即按照泊松积分向上延拓获得的不同高度数据进行拟合以及按照测量区域的平面实测数据进行拟合，通过某地区的实测数据检验得出两种参数拟合方法得到的参数值相差不大，这种差别在向上和向下延拓过程中的影响可以忽略．依据本文的算例，GAC模型作为配置法的协方差模型用于延拓时，其向上延拓的精度在1．8×10^-5m·s^-2左右，向下延拓的精度在5×10^-5m·s^-2左右，完全满足局部重力场在中等山区的延拓要求．通过对不同高度下GAC模型用于延拓效果的对比，可以得出基于GAC模型的延拓精度随着高度的增加而衰减，在满足测量精度要求下其最大向下延拓高度约为7km．总体而言，本文推导的GAC模型能够很好地利用地形数据，较好地满足了航空重力测量在局部重力场的延拓要求．

利用最小二乘配置在球面上整体解算GPS应变场的方法及应用1707-1714

摘要：通过对位移与应变微分公式的分析，给出了球坐标系下应用最小二乘配置法由GPS数据整体解算应变场的方法．首先，对模拟数据的理论应变场与采用全部采样数据和随机抽取50％限定采样数据的应变场结果的对比分析，初步验证了最小二乘配置球面整体解应变场方法的有效性．然后，利用1999～2001和2001～2004两期中国大陆区域网GPS速度场数据给出了基于最小二乘配置球面解获得的应变率场结果，概要分析了此期间中国大陆应变率场的动态变化．最后，讨论了最小二乘配置在球面上计算应变场需要注意的问题和建议．

InSAR可检测的最大最小变形梯度的函数模型研究1715-1724

摘要：InSAR干涉图中的相位噪声是相干性和视数的函数．InSAR能检测的地表最大最小形变梯度，除了受到InSAR硬件的限制外，还直接受到InSAR干涉图中噪声强弱的影响．此外，由于多视处理会改变像元的大小，也会引起可检测的最大最小形变梯度显著变化．本文研究了InSAR可检测的地表最大最小形变梯度与相干性和视数的关系，并建立了视数为1、5和20时（ERS和ENVISAT常采用的多视数）InSAR可检测的最大最小形变梯度的经验函数模型．最后，本文用伊朗Barn地区的Enivsat ASAR数据进行了试验，结果表明该模型能够准确地判别不同视数和相干性情况下地表变形能否被InSAR技术所检测．与Baran只考虑了相干性的模型相比，本文的模型适用范围更广．

中国近海海平面变化特征分析1725-1733

摘要：用经验正交函数分析方法，对中国近海14年多的测高海平面同化格网资料进行分析，给出了黄海、东海和南海各海平面变化主要主成分的空间变化和时间变化特征．用标准Morlet小波变换方法分析了各海区主成分时间变化序列的时频特征．分析结果表明，各主成分的空间分布特征与当地的海洋环流或洋流特征相对应．时频分析结果显示，中国近海海平面变化的显著周期主要为年周期信号．其次，黄海和东海还显示准2个月的非稳态信号，东海和南海具有较显著的半年周期信号，东海半年周期信号的能量不稳定．此外，在南海及台湾东部海域，首次发现存在较为显著的准540天周期信号，其动力学机制目前尚不明确．坎门和西沙验潮站资料的时频特征分析也验证了该信号的存在．最后本文给出了中国近海海平面在1993-2007年间的平均上升速率和其区域分布特征．

地球物理学报杂志地球动力学·地震学·地热学·地磁学

岩石圈内部第二深度空间金属矿产资源形成与集聚的深层动力学响应1734-1756

摘要：中国的快速工业化发展和经济腾飞必须有大量金属矿产资源的支撑，在共享世界资源的同时，其根本出路在于立足本土．因此提出第二深度空间（500-2000m）金属矿产资源的找矿勘探新理念．通过对国内外金属矿产资源地球物理勘探发展的概况分析和研究提出：①金属矿产资源的集聚和分布受控于地壳内部物质与能量的交换和其深层动力过程；②在地壳内部第二深度空间存在着丰富的矿产资源，包括大型和超大型矿床；③必须充分发挥高精度地球物理探测方法的效能，并进行综合技术集成．

用面波方法研究上扬子克拉通壳幔速度结构1757-1767

摘要：本文研究采用单台法和双台法提取了穿越上扬子的基阶面波相速度和群速度频散；通过对提取的面波群速度和相速度频散进行联合反演，得到的11D SV速度模型显示上扬子块体下地壳S波速度与典型克拉通区域相当，其上地幔顶部80-170km深处存在高速的岩石圈盖层，较AK135模型要快2％～3％，其岩石圈厚度约为180k札在上扬子地区，径向各向异性集中分布在300km以浅的岩石圈与软流圈部分，其中岩石圈部分SH波比SV波波速要快2％～4％，软流圈部分SH波比SV波波速要快3％～5％；Rayleigh波相速度方位各向异性分析结果显示，上扬子块体周期为25～45s（大致相当于30～70km深度范围内）的Rayleigh波相速度存在1．8％～2．7％不等的方位各向异性，其快波方向介于147°～174°．我们认为上扬子块体径向各向异性集中分布在岩石圈、软流圈部分，且各向异性随深度变化，其岩石圈部分各向异性为大陆克拉通化的遗迹，软流圈部分各向异性与现今板块运动相关．

银川断陷盆地地壳结构与构造的地震学证据1768-1775

摘要：通过跨银川断陷盆地，完成了一条长68．9km的高分辨深地震反射探测剖面，首次获得了银川盆地地壳精细结构、地堑型断陷盆地深部断裂系（黄河断裂、银川断裂、贺兰山东麓断裂）特征及深浅构造关系．结果表明：银川断陷盆地上地壳为双程走时8s（深度约20km）反射面以上的区域，上地壳上部地层层位丰富，地层分段连续性较好，上地壳下部地层分层特征不明显，地质构造简单；下地壳（8-13s）反射能量较弱，反射同相轴不明显；下地壳下部壳幔过渡带（13s附近）由一组能量较强、持续时间较长（1．5s）的反射波组组成，厚度约4．5km．芦花台断裂、银川断裂分别于12～12．5km、18～19km深处交汇于贺兰山东麓断裂，贺兰山东麓断裂于28～29km深处交汇于黄河断裂，黄河断裂为错断Moho面的深大断裂，银川地堑为以黄河断裂为主，其他断裂为辅组合而成的负花状构造．根据贺兰山东麓断裂和银川断裂的相互关系，认为贺兰山东麓断裂对1739年平罗银川8级地震起主要控制作用．

断-块模型中走滑型地震应力触发研究——以青藏高原北部几次强震为例1776-1781

摘要：从发震断层与活动块体的分布关系出发，以青藏高原北部地区几次强震为例，研究了介质非连续的断-块构造模型中地震永久位移造成的区域断层静库仑应力变化．研究表明，在断块构造模型中，走滑型为主的地震位错引起的区域断层库仑应力变化在地震破裂面以外随距离衰减很快，影响范围仅为几十公里，和余震分布尺度相当；对有地表破裂数据的1937年M7．5花石峡地震、1997年M7．5玛尼地震和2001年M7．8可可西里地震的模拟结果显示，先前地震的断层位移在后续地震断层面所造成的库仑应力甚微，预示了远距离地震之间的静应力触发效应不明显．

山西煤矿矿区井下地应力场分布特征研究1782-1792

摘要：采用煤矿井下专用的小孔径水压致裂地应力测量装置，在山西省的晋城、潞安、汾西、华晋、阳泉、平朔、大同等矿区，完成了160个测点的地应力测量，测点地质条件涵盖了山西省煤矿大部分条件．基于实测数据，分析了地应力与测点埋深的关系，不同深度条件下煤矿矿区井下地应力状态；绘制出山西省煤矿矿区井下地应力分布图，并与震源机制解的分析结果进行了比较，得出山西省煤矿矿区井下地应力场分布特征与变化规律．煤矿井下水平应力总体上随着埋深增加而增大，但由于各矿区地质条件差异较大，导致地应力测试数据离散性也较大；埋深小于250m的岩层应力状态主要为σH〉σh〉σV型，埋深处于250～500m的岩层应力状态以σH〉σV〉σh型为主，埋深较大的矿区主要为σV〉σH〉σh型；最大水平主应力与垂直主应力的比值绝大部分集中在0．5～2．0之间，而且随着埋深增加，侧压比呈现减小的趋势，并向1附近集中；最大水平主应力与最小水平主应力的比值主要集中在1．5～2．0之间；平均水平主应力与垂直主应力的比值大多处于0．5～1．5，尤以0．5～1．0之间最多；山西省煤矿矿区从北到南，最大水平主应力方向发生了较大变化．北部最大水平主应力方向为NE，往南发生偏转到NNW；靠东部与西部偏向NW；靠东南部出现了多变的方向．井下实测数据与震源机制解相比在部分区域一致性较好，而在另一些区域存在明显的差异．特别是在受较大地质构造影响的区域，水平主应力方向往往发生明显的扭转和变化．

沉积盆地中地震波速度与地层年代的关系1793-1799

摘要：地层年代确定是地质学研究领域的重要课题，地质类定年方法具有各种不利因素．本文选择地球物理方法确定地层年代，以中国大陆沉积盆地为研究区，通过对盆地中实测速度、深度和年代三者间关系的深入研究，应用统计、拟合和扫描的方法，建立了中国大陆沉积盆地中速度、深度和年代之间的定量关系，此关系式为测定年代提供了一种新的方法．利用此关系式计算了沉积盆地基底的年代范围，并与同位素实测的年龄作了比较，表明该方法可以粗略确定稳定基底年代．计算基底年龄和实测数据之间存在误差，其原因主要是本文把中国大陆沉积盆地看作一个构造单元所致．

基于递归积分的复频移PML弹性波方程交错网格高阶差分法1800-1807

摘要：常规完全匹配吸收边界（PML）对以近掠射角入射到界面上的波以及低频波、损耗波都会产生虚假边界反射．基于递归积分的不分裂复频移PML算法，利用复频移拉伸函数，极大地改善了PML边界条件的性能，我们进一步推导出基于递归积分的不分裂复频移PML弹性波方程交错网格高阶差分法，对长条形介质模型进行数值模拟，与常规PML算法进行比较说明该算法对以掠射角入射到PML界面的波以及PML层内损耗波的吸收效果．

精密主动地震监测1808-1815

摘要：借助人工震源，主动探测地下介质结构、并监视其动态变化是地震学家的一个梦想，本文提出的精密主动地震监测（PASM：Precisely and Actively Seismic Monitoring）为实现这一梦想提供了一条可能的途径．本文介绍的精密主动地震监测系统以与GPS保持同步的电子系统控制的旋转质量体作为地震信号源，产生精确的、高度可重复的地震信号，这种信号经过地下介质传播到达观测点被数字地震仪器记录，由专门的计算方法提取，可以获得监视地下介质结构的有效信息，从而实现地下介质结构及物性的主动精确动态监测．其中震源是一种连续震源，工作时对地输入能量强度低，对环境不造成任何破坏性影响，可长期运行，是一种适用范围广泛的绿色震源．以此震源为基础构成的精密主动地震监测系统，配合高灵敏度的数字观测系统，再加上数据处理和信噪比增强技术，可以在150km以上的距离外得到有效纪录，精确地监视固定路径的精度优于1ms的走时变化，进而监视地下介质的速度变化和介质参数的变化，是一种前景光明的新型地震学研究方法．

基于最近邻支撑向量特征线融合算法的核爆地震识别1816-1824

摘要：为增强核爆地震模式分类器的泛化能力以提高对核爆炸事件的准确识别能力，论文提出了一种选择支撑向量样本集来表征训练样本集的最近邻支撑向量特征线分类算法，用以训练时扩展核爆地震的训练样本库，提高分类器的泛化能力．该算法用于核爆炸和地震的识别结果发现，和最近邻特征线分类器相比，提出的算法降低了计算复杂度，但识别能力却有些许降低．对新算法的分析发现，纯粹的支撑向量集不能完全代表原始样本空间集，支撑向量比例在其中有重要作用，为发挥支撑向量比例的作用以提高核爆分类器的识别能力，提出了最近邻支撑向量特征线融合算法．最后以核爆地震数据库对上述算法进行了检验和分析，理论分析和识别结果证实，在相同的训练样本选择条件下，最近邻支撑向量特征线融合算法对于核爆炸的识别来说具有较好的泛化能力，正确识别率达到90．3％，且优于支持向量机算法和最近邻特征线算法．

（U—Th）／He年龄在沉积盆地构造—热演化研究中的应用——以塔里木盆地KQ1井为例1825-1835

摘要：（U—Th）／He热定年技术是近年来用于沉积盆地热史研究的新技术，目前主要是利用磷灰石和锆石的He年龄来揭示地层的构造抬升和热历史．本文依据塔里木盆地钻井样品的实测磷灰石和锆石（u—Th）／He年龄数据，初步得出了该地区磷灰石（U—Th）／He年龄的封闭温度为85℃，并建立了深度／温度—年龄演化模式；锆石则未达到其较高的封闭温度．综合利用本次实测的He年龄数据结合磷灰石裂变径迹和等效镜质组反射率等古温标，模拟计算了塔里木盆地孔雀1井（KQ1）自奥陶纪末期以来的热历史．模拟结果表明，孔雀1井区奥陶纪末期的地温梯度可达35．5℃／kin，志留纪泥盆纪时期的地温梯度为33．3～34．5℃／kin，白垩纪末期地温梯度27．6℃／kin左右．因此，（U—Th）／He年龄结合其他古温标综合模拟的方法可以很好地揭示沉积盆地的热历史．特别是该技术为缺乏常规古温标的塔里木盆地下古生界碳酸盐岩层系所经受热史的恢复提供了新的方法．

塔里木地块奥陶纪古地磁新结果及其构造意义1836-1848

摘要：本文报道塔里木地块阿克苏柯坪巴楚地区奥陶纪古地磁研究新结果．对采自44个采点的灰岩、泥灰岩及泥质砂岩样品的系统岩石磁学和古地磁学研究表明，所有样品可分成两组：第一类样品以赤铁矿和少量磁铁矿为主要载磁矿物，该类样品通常可分离出特征剩磁组分A；第二类样品以磁铁矿为主要载磁矿物，系统退磁揭示出这类样品中存在特征剩磁组分B．特征剩磁组分A分布于绝大多数奥陶纪样品中，具有双极性，但褶皱检验结果为负，推测其可能为新生代重磁化．特征剩磁组分B仅能从少部分中晚奥陶世样品中分离出，但褶皱检验结果为正，且其所对应古地磁极位置（40．7°S，183．3°E，dp／dm=4．8°／6．9°）与塔里木地块古生代中期以来的古地磁极位置显著差别，表明其很可能为岩石形成时期所获得的原生剩磁．古地磁结果表明塔里木地块中晚奥陶世位于南半球中低纬度地区，很可能与扬子地块一起位于冈瓦纳古大陆的边缘；中晚奥陶世之后，塔里木地块通过大幅度北向漂移和顺时针旋转，逐步与冈瓦纳大陆分离、并越过古赤道；至晚石炭世，塔里木地块已到达古亚洲洋构造域的南缘．