武汉台重力潮汐长期观测结果
摘要：采用武汉台超导重力仪（SG C032）14年多的长期连续观测资料,研究了固体地球对二阶和三阶引潮力的响应特征,精密测定了重力潮汐参数,系统研究了最新的固体潮模型和海潮模型在中国大陆的有效性.采用最新的8个全球海潮模型计算了海潮负荷效应,从武汉台SG C032的观测中成功分离出63个2阶潮汐波群和15个3阶潮汐波群信号,3阶潮波涵盖了周日、半日和1/3日三个频段.重力潮汐观测的精度非常高,标准偏差达到1.116nm·s^-2,系统反映了非流体静力平衡、非弹性地球对2阶和3阶引潮力的响应特征.结果表明,现有的武汉国际重力潮汐基准在半日频段非常精确,但在周日频段存在比较明显的偏差,需要进一步精化.对于中国大陆的大地测量观测,固体潮可以采用Dehant等考虑地球内部介质非弹性和非流体静力平衡建立的固体潮理论模型或Xu等基于全球SG观测建立的重力潮汐全球实验模型作为参考和改正模型,海潮负荷效应应该采用Nao99作为改正模型.利用超导重力数据检测日本Mw9.0地震的低频自由振荡及谱线分裂
摘要：准确估计低频自由振荡及谱线分裂是约束地球内部结构和改进地球模型的重要手段.本文利用四个不同台站的超导重力观测数据系统研究了日本Mw9.0大地震激发的低于1.5mHz自由振荡及谱线分裂.研究结果表明：（1）选取适当的数据长度,超导重力观测数据可以检测出低于1.5 mHz除1S1以外的所有自由振荡;（2）除0S2、0S3、0S0、2S1、3S1、1S2和0T2外,重点探测出3S2、0S4和1S4谱线分裂的所有谱峰;（3）与PREM模型理论频率相比,0S0观测频率平均向右偏移0.354×10^-3 mHz,说明PREM理论模型中地幔底部参数与真实地球可能存在微小偏差;（4）3S2的谱线分裂率r为1.485267,比PREM理论谱线分裂宽度约宽50%,表明PREM中地球内核中部介质参数可能存在一定误差,需要进一步改善.另外,quasi-0T2的r为1.254206,比PREM理论谱线分裂宽度约宽25%.利用SWARM卫星高低跟踪探测格陵兰岛时变重力信号
摘要：GRACE重力卫星任务即将结束,后续GRACE Follow-On卫星计划于2017年发射,在此期间,迫切需要一个新的卫星计划继续对全球时变重力场进行连续监测,以保证时变重力场信息时间序列的连贯性.SWARM计划包括三颗轨道高为300-500km的近极轨卫星星座,类似于三颗CHAMP卫星,具有接替时变重力场探测的潜力.本文首先分析SWARM（模拟）、CHAMP、GRACE反演至60阶时变重力场球谐系数的误差特性及不同高斯平滑半径对高频误差的抑制效果,然后分别利用SWARM、CHAMP、GRACE的时变重力场模型恢复全球质量变化,结果表明,SWARM模拟观测数据的高频误差低于CHAMP观测数据,探测时变重力场的整体精度优于CHAMP,略低于GRACE探测精度;其次,对比2003年1月—2009年12月期间CHAMP（hl-SST）和GRACE（ll-SST）时变重力场模型反演格陵兰岛冰盖质量变化趋势,结果显示,CHAMP数据得到格陵兰岛冰盖质量变化趋势为-50.2±2.0Gt/a,GRACE所得结果为-41.2±1.6Gt/a,两者相差21.8%;最后,对比2000年1月—2004年12月间SWARM模拟数据和＂真实＂模型数据反演的格陵兰岛冰盖质量变化趋势,结果表明,两者相差19.2%.本文研究表明,利用SWARM hl-SST数据探测时变重力场可以达到20%相对精度水平,有潜力用于填补GRACE和GRACE Follow-On期间探测地球时变重力场的空白.多轨PSInSAR监测华北平原地表垂直形变场
摘要：针对PSInSAR技术监测大空间尺度地表垂直形变场的不足,提出通过基准转换与数据拼接、融合不同轨道多个独立片区（Frame）获取大空间尺度地表垂直形变场方法.由于不同轨道主影像选取的参考基准不一致、不同轨道垂直基线不同、不同片区相位解缠的参考PS不同等因素影响,使得PSInSAR获得的不同轨道地表垂直形变场的空间基准存在差异,提取的地表形变信息不具有可比性.利用两个相邻片区重叠区域的PS点集,根据迭代最近点算法提取两片区公共区域内同名点,并兼顾同名点距离的权,精确计算两片区的配准参数,实现两片区的＂无缝＂连接,最后使各独立片区拼接成一个连续的大空间尺度地表垂直形变场.本文推导了多轨PSInSAR技术获得的不同片区形变场基准转换与数据拼接的数学模型,并以华北平原（115.32°E—118.79°E,36.81°N—40.58°N）为实验区,解析了3个不同轨道共12个片区PS目标,获取了研究区2006—2010年地表垂直形变速度场.分析表明：（1）研究区大范围处于下沉状态,形成以北京、廊坊、天津、沧州、泊头—德州等城市为中心向外扩展的地表沉降发展态势,几个沉降中心的平均沉降速率分别达到-34.7mm/a、-26.3mm/a、-64.2mm/a、-34.6mm/a和-37.7mm/a;（2）地表沉降的空间分布特征表明,城市工业生产和生活抽取地下水是地表沉降的主要诱因,农业灌溉和油气开采是导致华北平原大范围地表沉降的另一个重要因素;（3）研究区最大沉降带沿北北东向展布,与区内断裂分布一致,表明沉降的空间分布受到断裂带控制;（4）利用地表同期一等水准测量成果检验了本研究结果,精度达到4.72mm,表明本文提出的数据处理策略能够满足大时空尺度地表形变监测的需求.基于垂直剖面函数式的全球对流层天顶延迟模型的建立
摘要：对流层延迟是无线电导航定位的主要误差源之一,其值对目标高程的变化敏感.在动态导航定位中,由于目标高程变化随机性强,延迟改正实时性需求高,已有的对流层延迟模型难以满足应用需求.本文利用2005到2006年ERA-Interim再分析气象资料积分方法计算的对流层天顶总延迟（ZTD）、天顶静力学延迟（ZHD）以及天顶非静力学延迟（ZWD）的垂直剖面研究了ZTD随高程变化的最佳拟合形式,并以此为基础建立了全球ZTD改正模型SHAO-H.该模型以大气中水汽的垂直分布规律为依据,将ZTD表示为高程的分段函数,进而再模制每段函数中各参数随时间的变化.精度评估显示：与积分ZTD相比,SHAO-H模型计算的ZTD在不同等压层上的平均bias大部分在±1mm以内,随着高度的上升,平均RMS由39mm减小至不足1mm;与IGS（International GNSS Service）实测ZTD相比,SHAO-H模型的精度（bias为7.02mm,RMS为38.50mm）优于UNB3m模型（bias为14.67mm,RMS为51.95mm）.SHAO-H模型具有精度稳定、计算简便等优点,适宜任意高度的用户使用.帕米尔东北缘地壳结构的P波接收函数研究
摘要：利用位于新疆帕米尔东北缘地带12个固定数字地震台和天山动力学Ⅱ期10个流动宽频带数字地震台记录的高质量远震波形数据,应用接收函数H-κ叠加方法研究了帕米尔东北缘的地壳厚度-泊松比特征和部分台站下方的壳内界面深度.研究发现：（1）帕米尔东北缘的Moho面起伏变化剧烈,其总体分布呈现东薄西厚、南厚北薄的特征,由塔里木盆地向天山延伸,地壳厚度约从45km加深到55km,从塔里木盆地向西昆仑山延伸,地壳厚度约从45km加深到69km;（2）沿着天山动力学Ⅱ期剖面,位于塔里木盆地北缘台站的壳内间断面的深度约为13-16km,向北进入天山南麓加深到20km左右,继续向北进入南天山山区壳内间断面不明显,可能暗示塔里木盆地基底向北俯冲,俯冲距离可能到达南天山的山前;（3）研究区地壳泊松比变化复杂（约从0.20到0.31）,显示地壳物质组成的复杂性和显著的不均匀构造;（4）整个研究区的地壳厚度和泊松比之间没有明显的相关性,但天山动力学Ⅱ期剖面的结果表明,从塔里木盆地北缘到西南天山,地壳厚度和泊松比之间存在反相关关系,意味着天山地壳的增厚可能主要是通过以长英质岩石为主要组成成分的上地壳叠置而成;（5）研究区全部地震台地壳厚度与海拔高程的线性回归方程表明地壳厚度与海拔的相关性相对较弱（相关系数为0.66）,天山动力学Ⅱ期10个台站的地壳厚度与海拔具有很好的相关性（相关系数为0.85）,可能表明沿该剖面地壳整体上处于相对均衡的状态.南海北部琼东南盆地地层结构与地壳伸展特征
摘要：琼东南盆地发育于前新生代基底之上,作为南海被动大陆边缘一部分,记录了南海北部裂陷盆地结构及其演化.利用最新钻井、反射地震、重力等资料,分析新生代盖层和前新生代基底地壳结构,建立盆地地层结构模型,然后计算全盆地地壳伸展变化特征.结果表明：新生代地层序列的盆地充填由西向东逐渐减薄,古近纪、新近纪以及第四纪期间（45 Ma~现今）最后沉积中心呈现逐渐向西或西南迁移趋势.下地壳局部表现为地震速度偏高（厚度2-4km,vP〉7.0km·s^-1,水平延伸范围约为40~70km）.重震联合模拟显示这里存在密度偏高特征,推测存在可能与张裂晚期和扩张早期岩浆物质底侵或混合到伸展程度较低的大陆地壳有关.计算获得的前新生代基底地壳厚度由在弱展区域陆架区约25km,在减薄最大区域中央坳陷为3km.伸展系数（β）最高值大于6.0出现在中央坳陷,低值小于2.0在坳陷南北两侧,说明地壳在盆地中央拉伸比较剧烈.日本海沟俯冲带热结构与深源地震
摘要：本文利用有限差分方法,计算了全地幔对流模式和双层地幔对流模式下日本海沟俯冲带热结构、浮力及P波速度异常分布,基于亚稳态橄榄石相变模型推测亚稳态橄榄石的存在范围,同时分析了热传导系数、热膨胀系数和热源对俯冲带热结构的影响,以及俯冲带所受浮力与俯冲带形态的关系.结果表明,双层地幔对流模式下模拟的P波速度异常分布与层析成像结果更为相符,也与深源地震的分布有较好的相关性.板块内部亚稳态橄榄石的存在范围随热传导系数和热膨胀系数的减小而增大,同时忽略相变潜热和剪切生热的影响也会造成模型所预测的亚稳态橄榄石范围偏大.俯冲带所受负浮力在400km深度附近达到最大值,亚稳态橄榄石的存在使负浮力逐渐减小,甚至在板块内部产生正浮力,不利于俯冲带穿透660km相变界面.钙钛矿蠕变对俯冲带震源深度极限的约束
摘要：本文利用林伍德石、钙钛矿两种矿物在不同差应力下随温度变化的蠕变曲线,通过约束温度条件和板块俯冲引起的弹性应变率,得到了俯冲带670km深度可能的应力范围.结果显示,在俯冲带670km深度基于林伍德石蠕变得到应力大小可能超过100 MPa,而相变为钙钛矿后仅为0.1-10 MPa.通过分析认为钙钛矿的Si扩散引起的快速应变率使得670km更深深度的俯冲带无法支持较大的应力,可能是下地幔地震终止的原因,而不需要考虑亚稳态相变导致反裂隙断层的消失或林伍德石分解后超塑性等影响.2014年新疆于田M_S7.3级地震：巴颜喀喇地块侧向挤出的构造响应
摘要：青藏高原中北部的巴颜喀喇地块是近年来强震最为活跃的地区,自1997年以来在地块周围发生了一系列7级以上地震.2014年于田MS7.3级地震就发生在该地块西边界附近的硝尔库勒盆地南缘,该区是阿尔金断裂、康西瓦断裂和东昆仑断裂等多组不同走向大型走滑活动断裂带的交汇部位,不同断裂走向的突然转变及滑动速率差异使该地区形成局部的拉张应力状态,发育了多条NE和近SN向的左旋正断裂.通过余震分布、震源机制解结果等资料分析,认为此次地震的发震构造为阿尔金断裂西南端的一条次级断裂——硝尔库勒断裂,地震破裂特征为左旋走滑兼正断性质.在巴颜喀喇地块这一轮的强震活动中,其北边界和东边界都显示块体向东挤出约7m的位移量,但块体西边界产生的伸展量明显与整个块体向东的位移量不协调,2014年于田MS7.3级地震是巴颜喀喇地块向东挤出的构造响应和应变调整.模拟结果显示阿尔金主断裂上的库仑应力有所增加,东昆仑—柴达木地块可能为下一个强震活跃区,特别是阿尔金断裂的中西段,是今后应该重点关注和监视的地区.于田2008年和2014年两次MS7.3地震孕育的应力环境
摘要：2008年3月21日新疆于田发生MS7.3级地震,2014年2月12日于田再次发生MS7.3级地震,两次地震相距约110km.但是,前者震源机制为正断层,后者震源机制为左旋走滑断层.为进一步探讨这两次地震的孕育应力环境、发震机制及其动力学成因,本文进行三维有限元数值试验分析,计算了该区域在GPS约束条件下的速度场、应力和应变场变化,并与实际观测资料进行对比.数值计算得到的区域内几条主要大的走滑断层错动性质,与实际地质观察到的断层左旋或右旋性质吻合,验证了计算结果的可靠性.结果表明于田及其临近区域整体上处于北东—南西向挤压和北西—南东向拉张状态.在GPS速度约束条件下,2008年于田地震震中区域最大主张应变率大于最大主压应变率,处于以拉张为主的应力状态,NE走向断层受到北东—南西方向的拉应力作用,从而形成正断层;2014年于田地震处于拉张应变率与压应变率几乎一致的区域,NEE走向断层在NE-SW主压应力和NW-SE主张应力作用下发生左旋走滑.基于相对质心震中的地震破裂方向性测定方法研究：以2008年云南盈江M_S6.0地震为例
摘要：地震破裂方向性参数包含了断层几何形态、破裂长度等信息,对于地震灾害评估、孕震机理研究具有重要意义.但是基于点源近似的震源矩中心张量机制解（CMT）或断层面解（fault plane solution）只能给出两个节面,无法确定破裂断层面.本文提出一种基于质心与起始震中的差异确定发震断层的方法,该方法利用P波到时来测定主震与参考地震间相对起始震中,同时利用波形反演震源机制过程中的主震时移与参考地震时移之差测定相对质心震中,在假定单侧破裂的情形下,根据时移之差随方位角的变化推断破裂断层面.本文使用该方法研究了2008年云南盈江MS6.0走滑型地震,发现其破裂方向与其他方法结果一致.由于该方法基于相对起始震中和质心震中,可有效削弱速度结构模型不准确以及地震绝对位置误差带来的影响,应可适用于其他类似类型6级左右地震的破裂方向性研究,但仍需进一步工作对其进行验证.2014年盈江双震的破裂历史
摘要：2014年5月24日在云南省盈江县发生Ms5.6级地震（主震A）,于5月30日在其附近再次发生Ms6.1级地震（主震B）.我们挑选云南省地震台网记录的数字波形资料,借助于经验格林函数技术提取了这两次地震的震源时间函数,获得了其破裂历史.为了利用经验格林函数技术提取震源时间函数,我们首先利用优选的速度模型,采用逆时成像技术重新确定了主震A和B以及挑选的6次较大余震的震源位置,并利用双差定位技术确定了主震与余震之间的相对位置;然后利用广义极性振幅技术反演了这些事件的震源机制;最后,根据主震和余震的相对位置以及震源机制特征挑选最优台站记录,提取了两个主震的震源时间函数.结果表明,主震A持续时间约3.5s,分两个阶段,第一阶段0-1.3s,第二阶段1.3-3.5s;主震B持续时间约5.0s,其过程比A复杂,至少可以分为五个阶段,第一阶段0-0.7s,第二阶段0.7-1.6s,第三阶段1.6-2.5s,第四阶段2.5-3.8s,第五阶段3.8-5.0s.断层横向构造在逆冲型地震破裂中的作用——以汶川地震小鱼洞断层为例
摘要：大地震破裂大多由横向构造（如阶区、弯曲和分叉）所分割的多个段落组成.2008年5·12汶川地震破裂沿北东走向上穿过了多个横向构造部位,特别在震中北东45km的位置,小鱼洞断层、北川断层和彭灌断层三者之间呈现复杂的断裂切割相交关系.复杂断层几何结构对破裂的扩展是有抑制还是促进的作用？在相交的断裂段之间是否存在最优的破裂顺序？本文以库仑应力分析为手段,探讨在汶川同震破裂初始30s内,破裂在多分支断裂中选择扩展路径时的可能应力相互作用.库仑应力分析显示：如果北川断层先发生破裂,其滑动对小鱼洞断层和彭灌断层均产生强烈负应力的抑制作用,而彭灌断层的滑动却反而对小鱼洞断层和北川断层浅部有强烈正应力的促进作用.因此,从准静态应力分析角度,彭灌断层先于北川断层发生破裂的可能性较大,这一破裂顺序与小鱼洞断层参与同震破裂过程的事实相符.此外,小鱼洞断层在链接北川和彭灌断层的同震位移中可能起到桥梁作用,但非静态应力的影响.横向构造在逆冲型地震破裂扩展过程中起到的牵引作用使得逆冲型地震破裂能够比走滑型地震跨越更宽的阶区.横向构造是逆冲断裂带内广泛发育的构成单元,因此在地震危险性分析的最大潜在震级测算中应该考虑其作用.汶川地震发震断层破裂触发过程
摘要：2008年汶川大地震造成北川断裂、彭灌断裂、小渔洞断裂等多条断裂的破裂,呈现出复杂的破裂过程.对此,以往地震学的研究没有对于各个发震断层的破裂先后顺序给出充分论证.本文计算由于断层破裂在其他断层段上造成库仑应力的变化,根据其相互触发关系确定断层可能的破裂顺序.结果表明,各断裂带可能的发震顺序为：主震在北川断裂南端（小渔洞断裂以南的北川断裂虹口段）起始,造成北川断裂的后续段落龙门山镇—清平段和彭灌断裂同时破裂,进而触发小渔洞断裂发生破裂.紫坪铺水库造成孔隙弹性耦合变化及其对2008年汶川地震触发作用
摘要：位于川西地区龙门山断裂带附近的紫坪铺水库于2005年9月开始蓄水.约2.7年后,2008年5月12日,Mw7.9级汶川地震在龙门山断裂带上发生,两事件在时间和空间上的接近,揭示其可能相互关联,但前人的诸多研究给出了不同甚至是相反的结果.本研究基于完全耦合孔隙弹性理论,利用二维有限元模型（FEM）,模拟水库蓄水造成的区域孔隙压力场和应力场的演化过程,基于库仑应力演化探讨其对龙门山断裂带活动的影响.模拟结果显示紫坪铺水库蓄水打破了原来的区域孔隙压力平衡,形成孔隙压力梯度源,向周围地壳传播;进而造成龙门山断裂带上库仑应力正值范围不断扩大,由浅入深影响到整条断层,尤其对浅层范围的加载作用明显,达上百千帕,为整个断层面的失稳提供了基础.震源区域库仑应力呈持续增长趋势,汶川地震发震前,增长了约数千帕-数十千帕,即使初期库仑应力为负,在未来某时刻库仑应力仍可能由负转正,并不断增大.通过计算汶川地震震源及其附近区域内相对于多种可能断层倾角的库仑应力,发现库仑应力随断层倾角增大而增加.因此整体来看,紫坪铺水库蓄水对龙门山断裂带起加载作用,有可能触发地震.对紫坪铺库区周围的小震分析也显示,蓄水以来小震明显增多、且不同时段小震发生密集区与水库距离逐渐增大,与孔隙压力扩散趋势一致.以上结果表明紫坪铺水库的蓄水增加了汶川地震的危险性.对当前四分量钻孔应变观测的审视——以应变不变量为标尺
摘要：本文采用摩尔圆模型推导出中国和美国3种不同类型的四分量不同布设的两套钻孔应变的5组观测组合公式,随机选取了25个台站多年的观测资料计算5组最大、最小主应变及主方向,并采用两两相关和回归分析的方法对其一致性进行了检核.计算结果显示：经过大致1—2年时间后,应变不变量变化稳定,主应变及主方向越来越接近;大多数台站5组最大、最小主应变数值之间的相关系数和回归系数接近于1,表明这些仪器记录的应变数据具有客观真实性.5组主方向数值相差较大,本文对此进行了分析,并给出了5组观测组合公式的误差估计,发现主应变计算值的最大均方根误差是有上限的,主方向没有上限.最后对影响钻孔应变5组不变量一致性的一些因素进行了初步探讨.研究结果表明钻孔应变观测技术有其特殊的困难,在经历了半个世纪实践后,取得了重要进展,但仍有一些技术问题亟待解决.基于磷灰石裂变径迹约束的北黄海盆地热演化研究
摘要：热演化历史的研究对于盆地分析和油气勘探具有重要意义.北黄海盆地是中国近海海域油气勘探程度较低的盆地之一,迄今未见专门的热演化研究报道.笔者利用北黄海盆地中生代砂岩的磷灰石裂变径迹分析结果,结合地质条件约束,模拟获得了中生代以来盆地的热演化史.结果表明,北黄海盆地经历了两次增温和两次冷却的热演化过程,并在100—80 Ma时盆地的热历史出现明显变化,表明在晚白垩世北黄海盆地发生过一次较大的构造-热事件.磷灰石裂变径迹分析所表明的北黄海盆地的热历史与盆地原型演化阶段相对应,而这种热历史和盆地的演化过程与区域构造背景相关.磷灰石裂变径迹所揭示的热演化史对于深化认识北黄海盆地的地质演化过程和油气勘探潜力具有重要意义.
