四川长宁及周缘重力数据融合及深浅构造特征研究

高精度地球物理数据是获取地壳内部物质变化的基础,2019年6月17日四川长宁发生MS6.0级地震,近期该区域多次发生5级左右地震,且区域内地震的发震诱因存在争议。本研究以实测重力剖面数据为基准,首先寻找重力场模型数据与实测重力剖面数据之间的映射关系式;然后对重力场模型数据进行修正,采用双线性插值法获取研究区内高精度网格数据;以长宁MS6.0地震震中为中心点,提取4条重力剖面并采用密度反演获取跨长宁MS6.0地震震中的地壳密度差变化特征。研究结果表明:通过重力场模型数据与实测重力数据间的映射关系式计算所获取的融合数据精度小于5%;长宁及周边震群发震区域对应三叠纪地层且震群多沿背斜、向斜发生;长宁MS6.0地震位于剩余布格重力异常0~30 mGal的正低值区域和密度反演高低转换带上0.048~0.058 g/cm^(3)的正低值区域,该区域位于长宁背斜上的大地湾断层与双河背斜轴部隐伏断层的交汇处。本研究可为多源重力数据融合提供技术基础,服务于以动力学为基础的地震物理预测。

点质量模型与最小二乘配置在多源重力数据融合中的应用

探讨基于最小二乘配置以及点质量进行多源重力数据融合的理论和方法,并对澳大利亚某区域的航空和地面重力测量数据进行融合实验。结果表明:多分辨率最小二乘配置的数据融合精度为±3.6×10-5ms-2,明显优于最小二乘总体配置的精度;包含空中数据的四层点质量模型的融合精度为±4.6×10-5ms-2,高于仅用地面点建立的三层点质量模型的精度;最小二乘配置存在的病态问题在点质量模型中可以得到有效解决。

两尺度径向基函数法构建沿海地区重力场模型

针对地球重力场在复杂沿海地区精度欠佳问题,采用两尺度带限球面径向基函数(SRBF)建模技术,构建了加利福尼亚和俄勒冈州沿海地区高精度的局部重力场模型。利用纯卫星重力场模型数据对航空重力数据进行约束,构建了研究区域中尺度的融合重力场模型(第一次SRBF建模)。在移去低频和中频重力场模型信号以及残余地形模型信号的基础上,利用残余多源重力数据实施了细尺度(高频)SRBF建模过程(第二次SRBF建模)。通过与GPS/水准数据比较,两尺度SRBF模型在陆地区域的大地水准面精度为0.095 m,比单尺度SRBF模型、EGM08和XGEOID17RefB模型分别提高了0.035~0.043、0.050和0.032 m,显示了两尺度SRBF建模方法的优越性。两尺度带限SRBF建模技术不仅有效提升了复杂沿海地区重力场模型的精度,而且能够为其他复杂地区重力场模型的构建提供参考。

融合多源重力数据构建局部高阶重力场模型

针对利用带限型径向基函数,融合航空和地面重力数据构建高阶地球重力场模型时,航空、地面重力数据的频谱信息不一致问题,该文提出残差与先验精度比较分析法,确定出了研究区域航空数据的最佳频谱范围。结果表明:航空重力数据系统性偏差及其径向基函数展开阶次不当可分别导致±0.019 m和±0.007 m的建模误差。基于此,构建了局部区域6000阶的径向基函数融合地球重力场模型CBFM2020。通过与GPS/水准数据比较,CBFM2020的精度比EGM2008、USGG2012以及仅由地面数据得到的重力场模型均有所提高。模型建立过程中航空重力数据未进行向下延拓,而是直接在原始高度与地面数据进行融合,可为局部地区高阶重力场模型的构建提供一定参考。