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地球物理学报 2009年第11期杂志 文档列表

地球物理学报杂志空间物理学·大气物理学·大地测量学

利用计算机断层成像方法由观测图像重建等离子体层全球密度分布——地球遮挡问题2683-2688

摘要：本文是利用计算机断层成像（CT）方法中的滤波反投影法（FBP）和代数迭代法（ART），根据等离子体层的仿真模型，重建其全球密度分布．在重建过程中，地球遮挡是一个很重要的问题．计算结果表明两种方法都可以使用，但ART比FBP重建的效果好．ART重建图像的相关系数可达0．98，而FBP重建图像的相关系数仅为0．86．FBP重建的偏差是由地球遮挡引起，向阳面靠近地球区域的密度会减小．从定量分析中可以进一步看出地球遮挡所引起的偏差变化．

南半球夏季纬向平均环流的垂直结构异常及其与AAO和ENSO的联系2689-2697

摘要：利用NcEP／NCAR月平均再分析资料，研究了南半球夏季（12～2月）纬向平均环流的垂直结构异常及其与南极涛动（AAO）和ENSO的联系．结果表明，南半球夏季纬向平均[u]的异常分布的主要模态（EOF1）显示出极区、50°S～70°S、以及50°S以北的区间内“三极”型振荡．EOF1既反映了AA0的特征又与ENSO有着显著的关系．由于AAO指数与Nino3区指数之间存在着统计相关，为进一步弄清AAO和ENSO在南半球纬向平均气流变动的相关分量及其结构，利用Nino3区指数使用一元回归方法滤除ENSO影响，再对剩下的部分作EOF分解，得到了独立于ENSO的纬向平均[u]的第一模态AEOF1．相关分析表明AEOF1为与AAO相对应的纬向平均[u]异常的分布．用南半球纬向平均[u]去掉其与AAO相联系的模态AEOF1，进行EOF分解得到的第一模SEOF1，其与Nin03区指数的相关高达0．9．由此给出了纬向平均气流的变动与ENSO无关的模态和与ENSO有关的模态．时间变化分析表明，近30年中，除了年代际变化和3～7年的年际变化外，纬向平均的纬向基本气流尚有极地西风减弱、副极地西风加强、副热带西风减弱、热带东风加强的长期趋势．

ECMWF和HALOE平流层温度资料对比2698-2703

摘要：利用ECMWF和HALOE资料，分析了1991～2002年两种资料中温度垂直廓线、平方差水平分布，并通过线性趋势分析方法分析了平流层不同高度温度变化趋势的差异．研究结果表明：在中低纬度地区，10hPa以下两种资料中温度垂直廓线非常吻合；10～2hPa高度，HALOE资料中温度比ECMWF资料中温度要高；1hPa高度上，两种资料也有比较小的差异．在南北半球的中高纬度地区，温度的差异比较明显，整个平流层中，HALOE资料中温度比ECMWF资料中温度要高．平流层中温度的水平分布差异随着高度而增大．中低纬度地区温度差异相对较小，南北半球50°以上地区差异比较大．在平流层的中低层100hPa、50hPa和10hPa高度，两种资料中温度的变化趋势一致，但是HALOE资料中温度的递减趋势要更明显．在平流层高层2hPa，1996年后两种资料中温度的变化趋势相反．本研究将为平流层温度研究的资料选择提供一定的依据．

毫米级地球参考框架的构建2704-2711

摘要：本文指出了最新的国际地球参考框架ITRF（International Terrestrial Reference Frame）2005已不能满足当今毫米级地球动态变化监测的需要．提出了利用ITRF2005、SBL／GGFC（Special Bureau for Loading／Global Geophysical Fluids Center）和GRACE（Gravity Recovery and Climate Experiment）等卫星的最新成果，构建毫米级地球参考框架的方案，介绍了对其两个关键问题：地壳非线性运动特征∑R△XR^1（t）和地球质心运动△X0（t）的空间技术（GPS，VLBI，SLR和GRACE）监测和地球物理因素模制的方法和一些初步结果，并对目前建立和实现毫米级地球参考框架存在的问题和所能达到的精度进行了初步评估．

卫星跟踪卫星测量模式中星载加速度计高低灵敏轴分辨率指标优化设计论证2712-2720

摘要：本文利用改进的能量守恒法开展了GRACE星载加速度计与K波段星间测速仪及GPS接收机精度指标之间的匹配模拟论证．结果表明：（1）采用GRACE公布的其他载荷精度指标，当加速度计分辨率指标设计为ACCx=（1～10）×10^-9m／s^2，ACCy．z=（1～10）×10^-10m／s^2时，在120阶处恢复累计大地水准面的精度为19～80cm，恢复1．5°×1．5°累计重力异常的精度为0．3～1．3reGal；（2）建议我国将来卫星重力测量计划中星载加速度计三轴分辨率指标设计为ACCx=（1～5）×10^-9m／s^2，ACCy，z=（1～5）×10^-10m／s^2。较合适，与GRACE其他载荷精度指标基本匹配．

曲线坐标系下的块体运动与应变模型研究2721-2728

摘要：本文建立了顾及地球扁率和局部切标架随点变化特性的椭球坐标系下的刚体运动模型和块体运动与应变模型，以及球坐标系下顾及局部切标架随点变化特性的严密的块体运动与应变模型，分析了球坐标系下块体运动与应变模型及椭球坐标系下的块体运动与应变模型间的差异；通过计算具体讨论了地球扁率和曲线坐标系的局部切标架随点变化特性对欧拉矢量与应变张量的影响．结果表明：地球扁率对刚体欧拉矢量和应变参数的影响甚小，具体计算时可以不予考虑，但曲线坐标系的局部切标架随点变化特性对两者的影响较大，在建模过程中需要顾及，常用的Savage模型需要修正．

地球物理学报杂志地球动力学·海洋地球物理·地热学·地磁学

2008年汶川8．0级地震前横跨龙门山断裂带的震间形变2729-2738

摘要：利用区域GPS和水准测量资料，结合地震构造背景的分析，本文研究2008年汶川8．0级地震前横跨龙门山断裂带地区的震间地壳形变，探讨引起这种形变的活动构造与动力学模式，并由此认识汶川地震的孕育与成因机制．主要结果表明：1997～2007年期间，自龙门山断裂带中段朝北西约230km的地带内存在垂直于断裂的水平缩短变形、以及平行于断裂的水平右旋剪切变形，缩短率为1．3×10^-8／a（即：0．013mm／km／a），角变形速率为2．6×10^-8／a；同一地带在1975－1997年期间还表现出垂直上隆变形，上隆速率在龙门山前山断裂与中央断裂之间仅0．6mm／a，而至龙门山后山断裂及其以西达2～3mm／a．这些反映了在汶川地震之前至少10～30余年，龙门山断裂带中段的前山与中央断裂业已闭锁、并伴有应变积累．造成这种形变的主要原因是：以壳内的低速层为“解耦”带，巴颜喀拉地块上地壳朝南东的水平运动在四川盆地西缘受到华南地块的阻挡、转换成龙门山断裂带中段的逆冲运动；由于该断裂段的震问闭锁，致使西侧的巴颜喀拉地块的上地壳发生横向缩短以及平行断裂的右旋剪切变形．然而，龙门山断裂带北段在1997－2007年期间除了有大约0．9mm／a的右旋剪切变形外，横向的缩短变形极微弱，这可能与该断裂段西侧的岷江、虎牙、龙日坝等断裂带吸收了巴颜喀拉地块朝东水平运动的大部分有关．另外，汶川地震前，横跨龙门山断裂带中段与北段的地壳形变特征的差异，与汶川地震时能量释放的空间分布吻合．

汶川M_S 8.0地震前InSAR垂直形变场变化特征研究2739-2745

摘要：利用D-InSAR技术，选用汶川地震前日本ALOS／PALSAR数据，提取了汶川地震前4个条带的形变场，形变场覆盖了映秀镇、茂县、北川县、平武和青川县．结果显示，汶川地震前形变场沿断层呈“凸”状对称形变分布特征，沿发震断层附近出现隆起形变，而远离发震断层两盘均出现下沉，且随着远离断层距离的增加，沉降幅度逐步增加．在断层两侧附近的平武、北川、安县、江油一带出现了大面积形变隆起，幅度为5～10cm，且断层西侧抬升范围大于东侧．在映秀镇和汶川地震震中附近，沿断层两侧呈现出小范围斑块状隆起，范围在10～15cm．该隆起区域与汶川震中位置和破裂最强烈段落基本一致．在远离断层的两盘区域出现沉降，绵阳至成都一带沉降范围在0～－10Cm之间，松潘至文县一带沉降范围在－5～－10cm之间．研究表明对于处于闭锁阶段的逆冲断层，震前的垂直变形可能是其主要变形特征．虽然获得的震前形变变化可能存在5cm的DEM和对流层大气延迟造成的误差，但这种震前垂直形变场变化趋势仍然存在，可能为地震龄测预报提供科学依据．

从卫星红外亮温与大地热流的关系看地震前的热红外异常2746-2751

摘要：一些强地震前地表可产生热异常是人们比较一致的认识，但能否用卫星遥感技术观测到地下热异常则存在很大的分歧．本文试图通过分析热红外亮温与大地热流值的关系，探讨利用卫星遥感技术观测地震热异常的可能性及其存在的一些问题．研究结果表明：（1）在绝大多数情况下，亮温随大地热流值的升高而升高，升高的速率平均为0．057℃／mW·m^-2．如果地震引起的大地热流异常为100mw·m^-2,则有可能产生卫星红外平均亮温约5．7℃的异常．（2）不同地区亮温随大地热流值变化速率不同，即使地震前出现了卫星热红外亮温异常，但不同地区表现也是不同的．（3）在一些地区一些季节，亮温与大地热流值关系不明显，可能是亮温数据受气象因素干扰所致．这说明地震前的热红外亮温异常是复杂的，甚至有时是难于观测到的．

塔里木盆地现今地热特征2752-2762

摘要：地温梯度和大地热流是揭示盆地现今热状态的重要参数，它们对理解盆地的构造一热演化过程及油气资源评价等方面均具有重要意义．利用塔里木盆地约470口井的地层测试温度资料和941块岩石热导率数据，本文计算了塔里木盆地38个新的大地热流数据，进而揭示了该盆地现今地热分布特征．研究表明，塔里木盆地现今地温梯度变化范围为17－32℃／km，平均为22．6±3．0℃／km大地热流变化范围为26．2～65．4mw／m^2，平均为43．0±8．5mW／m^2．与我国其他大中型沉积盆地相比，它表现为低地温、低大地热流的冷盆的热状态，但仍具有与世界上典型克拉通盆地相似的地热背景．整体而言，盆地隆起区地温梯度和热流相对较高，坳陷区地温梯度和热流则偏低．此外，我们还发现塔里木盆地现有的油气田区一般位于高地温梯度区域，这可能与下部热流体的向上运移和聚集有关．影响塔里木盆地现今地热特征的因素包括盆地深部结构、构造演化、岩石热物理性质、盆地基底构造形态和烃类聚集等．

南海磁性基底分布特征的地球物理研究2763-2774

摘要：利用南海最新的磁力资料，在岩石物性分析基础上，选择南海一条典型剖面拟合反演其密度与磁性结构并以拟合结果作为约束，反演全海域磁性基底的宏观分布．对南海磁力数据进行了低纬度化极处理，利用Halo小波基对化极磁异常进行了多尺度分析并依据磁力异常特征进行了磁场分区．根据剖面与全海域磁性基底反演结果认为：南海北部陆缘更倾向于非火山型的构造属性．磁性基底对浅部沉积作用的控制关系在莺歌海一带表现得非常明显．中一西沙和南沙块体的磁性基底特征十分相似，推测在海稀拉张之前，二者为同一块体．

海洋中尺度涡与内波的地震图像2775-2780

摘要：海洋反射地震通常用于调查、研究海底地质构造，勘探油气与天然气水合物资源．近期研究表明多道反射地震方法也可以对水柱的热盐细结构成像．中尺度涡与内波是重要的物理海洋现象，但是常规的物理海洋调查是在间隔若干公里的离散测站上进行的，水平分辨率较低，因此对中尺度涡的结构与内波的横向分布了解较差．本文利用在大西洋东部、南海采集的地震数据给出了低频反射地震可以对中尺度涡与内波清晰成像的新的证据．反射地震方法较传统海洋观测手段，具有明显的优势，主要体现在高的水平分辨率和短时间内对整个海水剖面进行成像方面．从地震剖面上，能够清楚地观测到中尺度涡、内波造成的反射特征变化，从而有助于改进对能量在不同尺度的海水运动之间传递过程的认识．

张裂大陆边缘形成演化的数值模拟2781-2787

摘要：本文在等黏态角落流模型的基础上，建立了上升离散地幔流场，将该流场作用于大陆岩石圈底部，能解释岩石圈减薄、裂解并最终形成海底扩张和张裂大陆边缘等一系列过程．数值模拟的结果表明，岩石圈在上升离散地幔流的作用下发生依赖于深度的伸展减薄，表现为不同深度的拉张因子不同，地表热流显著升高，热扰动引起的均衡调整造成地表沉降，同时热扰动造成岩石圈流变强度尤其是在变形中心处显著减小，脆性变形临界深度变浅，而韧性变形范围扩大．在上升离散地幔流的持续作用下最终导致大陆裂解，岩石圈地幔出露，形成海底扩张和张裂大陆边缘．

南海扩张的地震反射标志——南海东北部多道地震剖面结果2788-2797

摘要：南海的扩张、成因演化研究的成果主要基于深部速度研究及磁条带研究的基础上，但南海东北部边界的研究相对薄弱．本次通过对南海东北部边界的反射地震剖面973的综合研究，结合前人的天然地震震源研究及地质研究成果，得到南海形成与扩张是单方向向菲律宾吕宋岛弧-台湾岛地块漂移的结果．南海各块体处于一个统一的区域应力场作用之下，菲律宾吕宋岛弧-台湾岛地块限制了南海的扩张与发展；在此应力条件下，不同部位受力状态不同，就南海东北部973剖面地震波场特征，可划分为五个构造单元：AB段南海东北部大陆架张性盆地区；BC段大陆坡为伸展区，形成大量张性盆地；CD段中部深海沉积盆地为弱挤压区，深海沉积盆地弱变形，大陆坡张性盆地浅俯冲其下，深海沉积盆地西部翘起，向东倾斜；DE段东部为强挤压区，沉积盆地挤压变形，越向东挤压越强烈，深海沉积盆地浅俯冲其下，相对弱变形并西部翘起；E以东，菲律宾吕宋岛弧-台湾岛构造带为稳定地块．南海东北部在东或南东方向统一的区域应力场作用下，处于张性、弱挤压、强挤压不同压力状态，形成南海特有的由北西向东呈现拉张-弱挤压-强挤压构造格局，反射地震剖面上显示两个浅俯冲点．每个块体构造层呈手风琴风箱式折曲并向东聚敛，近菲律宾吕宋岛弧台湾岛构造带其折曲更为严重，沉积盆地由西向东，展现为不同阶段的沉积盆地，发育、成长、结束、消亡，块体俯冲方向以及各块体的区域性倾伏方向均与区域应力场方向一致．

沉积盆地、结晶基底和油、气成因理念与第二深度空间勘探和开发2798-2817

摘要：在石油、天然气的勘探和开发研究中，涉及到深部空间的介质、结构和属性，在沉积建造上涉及到陆相沉积、海相沉积和火山岩相，在油、气成因理论上涉及到有机成因和无机成因，在机制上涉及到深部流体的分异、调整、运移和动力作用．这些本质性问题的研究和探讨是人们十分关注的科学领域．基于油、气生、储和形成的理论、应用和成效的研究提出，有几个基础性的理念问题必须重新认识，特别是沉积建造与古老变质岩结晶基底；双相（海相和陆相）沉积建造与盆地的内涵和双基（有机和无机）混合油、气成因理念．清晰地厘定这些认识不仅有益于对油、气形成、聚集和勘探及开发给出一个更为科学的深部空间，即第二深度空间（5000～10000m）的油、气勘探，而更为重要的是基于对这些理念的重新认识和深化研究可构建新的思路或理论，且在新的理念导向下，强化油、气深部勘探，以期能在理论研究和实践应用中取得新的成效，发现大型与超大型油、气田．

郯庐断裂带中段电性结构及其地学意义研究2818-2825

摘要：郯庐断裂带是中国大陆东部一个重要的左行走滑断裂系，对于研究中国大陆的形成演化与构造格局有着十分重要的意义．阿拉善左旗一山东日照超宽频带大地电磁测深剖面在山东莒县附近穿越了郯庐断裂带中段，电性主轴分析结果表明断裂带附近构造走向大致为北东20°；反演电阻率模型表明剖面穿越处郯庐断裂带的宽度约为30km，断裂带主体是两条切割深度大、陡倾的断裂，西侧断裂切割深度约为60km，向西倾斜，断面陡立，倾角约为70°，东侧断裂切割深度大于80km，但小于100km，界面东倾，陡立，倾角约为60°～80°；这两条断裂都切穿了地壳，但未切穿岩石圈．郯庐断裂带东缘至剖面终端日照，整个地壳为高阻，与断裂带西侧地壳的电性结构差异明显，这表明郯庐断裂带是华北地块与胶辽朝地块的边界断裂．

钢铁厂周围不同污染介质的磁学性质及环境意义2826-2839

摘要：为了通过钢铁厂周围不同污染介质的磁学性质研究，实现对环境污染的有效监测，本文系统地采集了河北兴隆和湖南娄底两个钢铁厂周围的树皮和草表面的飞灰、土壤及不同树种的年轮样品．其中前三者用来反映现今污染源，而树木年轮用来追踪长时间尺度的污染历史．通过综合岩石磁学实验分析（包括热磁曲线、磁滞性质和低温实验等）、电子扫描电镜（SEM）和能谱（EDX）以及X射线衍射（XRD）分析，发现钢铁厂周围现今污染源中的主要粗颗粒磁性矿物为磁铁矿、赤铁矿和纯铁．其中8～50μm的球形磁铁矿颗粒和呈棱角状的铁颗粒是钢铁厂污染物的特征磁性矿物．对不同树种来说，其中香樟树和枫树树木年轮中的磁性矿物以顺磁性物质为主，不适合用于环境磁学的污染监测．而柳树中的磁性矿物（主要为磁铁矿）与现今污染源的磁性矿物相符．以上研究表明多参数岩石磁学测量并辅以微观分析等手段，可以精确地提取磁性矿物的种类及粒度特征，判别重工业区污染源，为应用磁学方法来监测环境污染提供依据．

地球物理学报杂志应用地球物理学

地震相干偏移与数据自参照偏移的关系2840-2845

摘要：地震相干偏移和数据自参照偏移是最近几年发展起来的地震成像新方法，并且已在地震勘探研究领域开始应用．该方法在VSP（垂直地震剖面）中的应用尤其值得关注，因为它部分地解决了一些在地面反射地震方法中难以解决的问题．地震相干偏移是用地震数据的互相关处理后的数据进行偏移，而数据自参照偏移则不必在偏移前对数据进行互相关处理，而是通过记录数据中的两个不同部分波场的延拓来互相参照进行偏移．二者的优点都是在偏移运算中可以不考虑原始震源位置、激发时间以及地震波初始传播路径．本文从偏移成像的理论出发分析了这两类算法，发现二者在成像原理上是一致的．本文还通过一个二维VSP多次波偏移的数值模拟实验，比较和归纳了这两类算法在实际应用中的特点．