大地水准面异常在湖南地区的地球物理解释

以湖南地区为例,利用超高阶地球重力位模型EGM2008计算了研究区的重力大地水准面,并采用棱柱体公式和球体公式相结合的方法分别进行了完全地形改正和Airy-Heiskanen局部均衡改正,得到布格大地水准面和均衡大地水准面.对三种大地水准面进行不同波长分量的分离处理,得到包含不同深度异常信息的剩余大地水准面,并结合其他地球物理资料对研究区进行了详细的地球物理解释.结果表明,剩余重力大地水准面可以有效地反映出研究区内的深部构造特征,如深大断裂带分布、构造块体位置、上地幔密度横向分布等,但对地壳内异常结构反映不明显;研究区岩石圈密度变化相对平缓,厚度由东向西增加;根据剩余均衡大地水准面及研究区Airy局部均衡莫霍面,可以大致推测出研究区的莫霍面起伏形态以及均衡状态,可作为一种有用的参考信息.

中国及邻区大地水准面异常的场源深度探讨

利用中国及邻区地形、地震层析成像、沉积层底面、Moho面及岩石层底面资料 ,正演计算出中国及邻区岩石圈大地水准面异常 ;再从全阶大地水准面异常中扣除正演模拟得到的岩石圈大地水准面异常与不同阶次波段的大地水准面进行比较 ,寻求表示中国及邻区地幔物质不均匀的大地水准面异常的最佳阶次为 2— 6 0阶 .结果表明 ,对应于岩石圈的大地水准面异常的重力位球谐函数阶数为 6 1— 72 0阶 ;下地幔重力位球谐函数阶数为 2— 6阶 ;而 7—6 0阶重力位球谐函数则表示中国及邻近区域上地幔大地水准面异常 .

青藏高原及邻区大地水准面异常场源结构

以青藏高原及邻区地形、地震层析成像、沉积层底面、Moho面及岩石层底面资料为基础 ,讨论了由地形起伏、地球内部各界面以及物质密度不均匀引起的大地水准面异常的计算方法 ,正演计算出青藏高原及邻区岩石圈内部物质不均匀产生的大地水准面异常 ,并把从全阶大地水准面异常中扣除正演模拟得到的岩石圈大地水准面异常与不同阶次波段的大地水准面进行比较 ,以寻求表示青藏高原及邻区地幔物质不均匀的大地水准面异常球谐函数的最佳阶次。结合地震层析成像资料分析结果得出 ,表示青藏高原及邻区下地幔、上地幔及岩石圈物质不均匀的大地水准面异常球谐函数的阶次范围分别为 2 6阶 ,7 60阶和 61 3 60阶。

南桑威奇俯冲带大地水准面异常及其地幔对流特征分析

以南桑威奇俯冲带为例,根据EGM2008超高阶地球重力场模型、卫星重力数据为基础,利用移去-恢复原理计算了研究区大地水准面,实现了研究区不同场源深度大地水准面异常信息的分离,根据Runcorn模型计算了研究区小尺度地幔对流应力场,并结合天然地震空间展布和前人研究成果,对俯冲带结构特征与地幔对流模式进行了探讨。结果表明:南桑威奇俯冲带具有俯冲倾角较大、地震震级较低、弧前侵蚀明显等典型的马里亚纳型俯冲带特征,俯冲带南北部俯冲深度存在明显差异,中段偏北俯冲深度可达500 km;受到软流圈与上地幔上部物质密度差异的控制,东斯科舍海脊下存在沿海脊轴向南流动强地幔流;俯冲带结构与小尺度地幔对流应力场具有很强的相关性。本研究对于搞清南桑威奇俯冲带深部构造特征,理解俯冲运动、地幔对流方向及其动力控制机制提供了新的研究思路和方法。

罗斯海海域大地水准面异常的成因研究

本文利用数值法求解瞬时地幔对流问题以模拟大地水准面异常.利用两个较新的S波速度异常层析模型SEMUCB_WM1和TX2019slab,将其转换为密度异常作为控制方程的浮力驱动项;采取的黏度结构模型中,上下地幔的黏度比为1∶50.为了研究地幔不同结构对罗斯海海域大地水准面异常的影响,分别提取上、下地幔的密度异常正/负值,作为对流控制方程的输入项,计算相应的模拟大地水准面异常.将模拟大地水准面异常与观测值进行对比,发现罗斯海海域的大地水准面异常主要来自下地幔及上地幔的负密度(波速)异常,下地幔正密度异常对该区域大地水准面负异常也有一定的贡献.本文认为,地幔密度负异常在罗斯海海域大地水准面异常的形成中占据主导作用,地幔对流的动力学效应对该区域大地水准面异常的形成影响较弱.

论大地水准面异常

差距是在地水准面相对于参考椭球面的起伏，昔日以对全球重力积分而得，分辨力低，自以卫星雷达测高数据求差距始，其图像极大改观：长波异常用于核幔边界等地球内部深层结构的研究；短波异常则对地表之巨大线性构造－破碎带，海沟、海山链及板这界有反映，它还被髟于总结岩石圈度与年龄的关系，甚至在石油调查领域也应用。

青藏高原大地水准面异常的解释与场源效应初探

在正常地球椭球或球体的情况下,其内外异常质量引起的大地水准面(异常)的表达式已推导出来,从而可以决定该面是在正常地球之内,抑或其外,由此推得高原处的大地水准面应在其外(正值),而青藏高原的大地水准面却在?30m左右.为什么会有这样大的负异常?该大地水准面有什么特征?它们由哪些场源组成的?主要和其他的异常源的贡献有多大?本文根据地震波速及地形、重力等资料对此作了较深入探讨和解释,分析表明五个方面场源的总效应与EGM-96的结果相近.

欧亚板块均衡大地水准面异常及其动力学特征

采用弹性挠曲模型,利用球谐函数方法计算了欧亚板块均衡大地水准面异常.均衡大地水准面异常消除了地形起伏、地壳物质补偿的影响,主要反映了地幔物质密度异常以及核幔边界起伏和热状态的不均匀分布特征,而这种物质密度和热状态的不均匀分布导致了地幔物质的流动.针对滤波后的均衡大地水准面异常分别计算了欧亚板块大尺度和中尺度的地幔对流,并进行了构造和地球动力学分析.结果表明,现今欧亚板块的地壳运动与地幔对流有着密切的联系.

利用低阶大地水准面异常反演大尺度核幔边界起伏

核幔边界（core-mantle boundary,CMB）是地球内部最重要的物理化学界面之一,地核和地幔通过核幔边界发生多种相互作用,这对地球重力场、地球自转及地磁场等都能产生重要影响。大地水准面异常是地球重力场的重要观测量,反映了地球内部的物质密度异常及界面变化等重要信息。推导了通过大地水准面异常反演核幔边界起伏的公式,利用2-4阶大地水准面异常反演了大尺度核幔边界起伏形态。结果显示,核幔边界起伏的径向幅度达±5km、与Morelli的地震层析成像结果的幅度接近,但在形态上略有差异。以高为5km、底边长为1 000km的棱柱体模型模拟计算了核幔边界密度异常引起的大地水准面异常响应,结果与观测大地水准面异常比较接近。

用GPS水准模拟和解释喜玛拉雅山脉西北部Ladak地区的大地水准面起伏

小于20km基线的快速准确相对定位可用双频GPS接收机完成。使用不同的水准测量技术,通过测量出若干GPS站点的正高,可模拟出大地水准面的起伏,从而使GPS技术成为比地面测量更快、更经济的测量正高方法。大地水准面异常对于研究地壳构造非常有用。在平均海拔4000m喜玛拉雅山脉西北部的印度Ladak地区,地形起伏非常大,我们联合GPS、水准和重力测量,完成了一段长达200km的测量工作。在28个GPS水准测站和67个GPS重力测站上测量大地水准面起伏与重力异常。局部区域的大地水准面下陷将近4m,这与一个陡降的地球重力阶梯相对应;新近来自地球物理研究的成果发现,印度—西藏板块边缘以北,西藏板块一侧有一块厚20～30km的低流速层,这两个发现完全吻合。地形、重力和大地水准面数据表明,很可能实际的板块分界线应该比地理上惯用的传统雅努藏布江缝合带板块分界线更靠北边。比较实测大地水准面与由OSU91和EGM96重力位模型计算出的数据,说明单独使用GPS来测量喜玛拉雅地区的正高,可以达到1～2m的精度。

重力异常小波多分辨分析分解阶次的确定

分解阶次的确定是重力异常小波多分辨分析中的基本问题之一.以塔里木及天山地区布格重力异常数据为例,通过讨论信号长度、小波母函数的支撑长度与分解阶次的关系,以及对比分解结果与大地水准面异常的特征,提出了分解阶次的确定方法.发现对于该重力异常数据,使用bior3.5小波,5阶小波分解细节可以避免小波母函数特征过多的干扰,其结果与相应大地水准面异常特征比较吻合,而6阶小波分解细节结果却与相应大地水准面异常特征存在较大差异.从信号处理和重力异常的地球物理意义两方面表明,恰当的小波分解阶次为5阶,更高阶次的分解结果并不合理.所使用的方法对重力异常小波分解阶次的确定是有效和易行的,为小波分析在重力场数据处理中的应用,进行了新的有益探索.

全球地幔密度异常及其构造意义

利用扣除地形、莫霍面和核幔边界起伏影响的中长波大地水准面异常和全球地震层析成像资料 ,采用阻尼最小二乘方法反演计算了全球地幔 6个不同层面上的密度异常分布。分析了全球密度异常与板块构造的关系 ,探讨了全球密度异常分布对板块运动的作用。全球地幔密度异常结果表明存在两个主要的密度异常中心 :一个位于东经 80°,北纬 0°;另一个位于东经2 40°,北纬

地幔粘度结构的研究

地幔的流变性质已成为认识地球内部结构及动力学过程的核心问题之一．本文总结了近年来地幔粘度结构研究的方法，其中包括利用地球物理观测资料进行反演计算和实验室实验研究，重点讨论了利用冰期后回跳、板块运动速度和大地水准面异常资料反演地幔粘度结构的方法和结果以及地幔矿物的实验结果，并对不同方法进行了比较总结．最后简单讨论了地幔粘度结构研究存在的问题和未来的研究方向．