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利用重力与形变监测陆地水储量的时空响应:数据方法模型与技术应用现状及展望
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作者 王林松 彭桢燃 +3 位作者 谢扬 陈钧 朱明涛 陈超 《地球与行星物理论评(中英文)》 2026年第2期129-147,共19页
陆地水作为地球水圈循环过程中质量迁移、交换及循环的主要载体,其再分布状态对气候变化与人类活动都起着至关重要的作用.地表与卫星时变/时移(4D)重力及形变观测对研究陆地水储量时空变化产生了革命性的影响,但在兼顾水文信号监测的分... 陆地水作为地球水圈循环过程中质量迁移、交换及循环的主要载体,其再分布状态对气候变化与人类活动都起着至关重要的作用.地表与卫星时变/时移(4D)重力及形变观测对研究陆地水储量时空变化产生了革命性的影响,但在兼顾水文信号监测的分辨率与敏感度等方面仍面临挑战.本文介绍了研究陆地水变化的科学背景与主要地球物理观测手段,并以重力与形变监测全球/区域水文质量信号时空响应为目标,依次阐述了近年来研究中涉及的基本原理、数据模型、处理技术、反演方法及驱动因素等领域.借助应用实例较为详细地给出了利用地表重力(连续与绝对)、卫星重力(GRACE)以及GNSS观测提取估算陆地水储量变化的基本思路与流程,讨论了截止目前重力与形变两种手段可能存在的问题与技术瓶颈.最后,简要展望了基于重力与形变技术监测水质量迁移与背后成因的应用前景.本文为深入理解陆地水储量变化及其背后的驱动因素提供了多方视角,并对水文地球物理的发展具有参考价值. 展开更多
关键词 重力与形变 陆地水储量 时空响应 气候变化 人类活动
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利用小波变换研究2024-01-23乌什M_(S)7.1地震前重力异常特征 被引量:1
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作者 陈丽 刘代芹 +5 位作者 艾力夏提·玉山 阿卜杜塔伊尔·亚森 赵磊 丁宇 李秉烨 李瑞 《大地测量与地球动力学》 北大核心 2025年第3期279-283,共5页
利用南天山地区2020—2023年流动重力观测资料,获取2024-01-23乌什M_(S)7.1地震前不同时间尺度下区域重力场动态演化特征,并通过功率谱分析方法,获取各阶小波重力细节对应的近似场源深度。结果表明:1)流动重力(3 a尺度)结果显示,乌什M_(... 利用南天山地区2020—2023年流动重力观测资料,获取2024-01-23乌什M_(S)7.1地震前不同时间尺度下区域重力场动态演化特征,并通过功率谱分析方法,获取各阶小波重力细节对应的近似场源深度。结果表明:1)流动重力(3 a尺度)结果显示,乌什M_(S)7.1地震前,乌恰至巴楚地区和阿克苏地区重力变化呈现明显的四象限分布,震中位于四象限边缘及零值线附近;2)2020—2023年南天山地区重力场小波变换(4阶小波重力细节)结果显示,乌什M_(S)7.1地震前,乌恰至巴楚地区重力变化出现明显的四象限分布,震中位于四象限边缘及零值线附近。 展开更多
关键词 流动重力 小波变换 乌什地震
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地表准六年重力变化及其可能的激发源
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作者 栾威 丁浩 +1 位作者 邹传义 申文斌 《地球物理学报》 北大核心 2025年第9期3314-3327,共14页
全球超导重力观测可以提供地球重力场多时间尺度的变化信息,从几秒到几十年不等.在亚十年尺度,地表重力变化主要来自于地球外部流体效应和深部长周期运动,前者可以基于最新全球模型和观测数据来确定,后者由于对地球深部结构认知不足尚... 全球超导重力观测可以提供地球重力场多时间尺度的变化信息,从几秒到几十年不等.在亚十年尺度,地表重力变化主要来自于地球外部流体效应和深部长周期运动,前者可以基于最新全球模型和观测数据来确定,后者由于对地球深部结构认知不足尚存在很大的不确定性.本研究采用多种频谱方法分析了1996—2019年期间全球可用超导重力残差序列,证实了地表连续重力观测中存在准六年振荡(简称SYO)信号,且利用不同台站观测序列提取的重力SYO振幅范围约在0.5~0.7μGal之间.与构建的SYO时变重力模型相比,有限台站的观测数据显示重力SYO仍然具有球谐Y2,2模式的空间分布,尤其是在相位方面.不同台站观测与建模信号之间的振幅转换因子均超过固体潮、大气和海潮负荷的相应值,进一步分析全球水文模型和实测数据,结果表明重力SYO不太可能来自地球外部流体效应.尽管学界普遍认为准六年振荡源于地核运动,但其地表重力和位移观测振幅与现有理论模型的预测结果差异依然显著,表明其实际动力学过程可能比以往的机制解释更复杂,对地球准六年振荡的溯源还需进一步研究. 展开更多
关键词 超导重力观测 准六年振荡 频谱分析 外部流体源 地核运动
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大比例尺重力测量揭示五大连池西部复合岩浆结构分布特征
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作者 马国庆 宋美坤 +3 位作者 李丽丽 王泰涵 孟庆发 张哲玮 《地球物理学进展》 北大核心 2025年第5期1934-1942,共9页
五大连池火山群是新生代最年轻的火山群之一,是陆内单成因火山的典型代表,以小规模火山锥成群分布为特征.针对五大连池西部开展1:5000的高精度重力测量,旨在获取区域岩浆囊精细分布特征.本文引入频谱特征约束的重力密度反演方法获得区... 五大连池火山群是新生代最年轻的火山群之一,是陆内单成因火山的典型代表,以小规模火山锥成群分布为特征.针对五大连池西部开展1:5000的高精度重力测量,旨在获取区域岩浆囊精细分布特征.本文引入频谱特征约束的重力密度反演方法获得区域地下三维密度模型,依据岩浆囊表现为低密度的特点给出了岩浆囊的空间分布情况.在五大连池已知火山口下方分别存在两个较大的岩浆囊,其西部及西北部地下5~10 km新发现了三个岩浆囊,整体呈现出3个沿北东向断裂展布的岩浆机构,在地貌上表现为中高山地形;深部30 km存在一个大型岩浆房,有效地供应了五大连池火山的形成.基于本次高密度重力测量的密度反演结果,揭示了五大连池火山区存在不同深度的岩浆机构,证明了该地区存在不同期次的岩浆活动,以及火山的形成与断裂紧密相关,为后续火山的研究提供了重要的基础资料. 展开更多
关键词 五大连池 火山 岩浆囊 重力三维反演 大比例尺测量
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干旱背景下环洞庭湖区水储量组分变化及归因分析
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作者 隆院男 蒋沂澄 +1 位作者 黄志勇 朱镇源 《长江流域资源与环境》 北大核心 2025年第9期2011-2027,共17页
利用重力卫星球谐系数反演2003~2022年环洞庭湖区陆地水储量变化,基于正演模拟方法,联合实测湖泊和水库蓄水量数据和WGHM水文模型分离陆地水储量各组分,分析其变化规律及影响因素,探究重力卫星数据在小尺度湖泊湿地的适用性以及环洞庭... 利用重力卫星球谐系数反演2003~2022年环洞庭湖区陆地水储量变化,基于正演模拟方法,联合实测湖泊和水库蓄水量数据和WGHM水文模型分离陆地水储量各组分,分析其变化规律及影响因素,探究重力卫星数据在小尺度湖泊湿地的适用性以及环洞庭湖区陆地水储量组分变化与气候因子的响应关系。结果表明:(1)利用重力卫星球谐系数产品分离地下水储量组分时,通过消除洞庭湖与三峡水库蓄水量变化信号泄露的干扰及1个月滞后期影响,与实测值相关系数达0.71,均方根误差为29.1 mm/mo.。(2)总陆地水储量变化由地表水储量主导(~66%),其次是地下水储量(~21%),各组分交换强度较弱。2003年以来,总陆地水储量亏损指数共表征了5场中度及以上干旱事件,总历时26个月,总水储量亏损达到3551 mm。此外,土壤水亏损量达1377 mm,地表水亏损量达2691 mm,地下水亏损量达1681 mm。(3)降水和气温异常直接调控陆地水储量变化,总陆地水储量和地表水对降水异常的响应无滞后,土壤水存在1个月滞后;气温升高加剧水储量亏损,但地下水对其响应较为迟缓。ENSO通过调控大气环流成为流域气象干旱的重要影响因素,其与地表水亏损指数相关性最强。 展开更多
关键词 环洞庭湖区 陆地水储量变化 地下水储量变化 重力卫星 ENSO
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航空重力异常数据稳定高精度向下延拓方法研究
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作者 柯宝贵 赵予菲 +2 位作者 徐凡凡 赵翠 李泰航 《地球与行星物理论评(中英文)》 2025年第3期264-277,共14页
航空重力异常向下延拓的本质是求解第一类Fredholm方程,属于不适定性的问题.稳定高精度向下延拓方法一直以来都是该领域的研究热点.为抑制边缘效应和提升计算效率,分别对所用数据进行扩边和快速傅里叶变换处理.为增大向下延拓距离、提... 航空重力异常向下延拓的本质是求解第一类Fredholm方程,属于不适定性的问题.稳定高精度向下延拓方法一直以来都是该领域的研究热点.为抑制边缘效应和提升计算效率,分别对所用数据进行扩边和快速傅里叶变换处理.为增大向下延拓距离、提高稳定性和延拓精度,利用模拟重力异常数据和实测航空重力数据对比分析了积分迭代法、Tikhonov正则化迭代法、Barzilai-Borwein法、迭代最小二乘法和半迭代方法、改进的共轭梯度法向残差法等六种向下延拓方法.结果表明:在数据没有噪声的理想情况下,Barzilai-Borwein法的收敛速度最快,且初始延拓均方误差值低,延拓精度高,优势明显.迭代最小二乘法不够稳定.Tikhonov正则化迭代方法在达到延拓稳定前,经历了误差增加的状态,且初始均方误差值较高,而其余的几种方法延拓效果类似较为一般.在模拟数据中添加噪声后,改进的共轭梯度法向残差法,对噪声的抑制效应最好.且该方法在实际数据向下延拓的过程中,能够实现稳定向下延拓,延拓精度优于其他五种延拓方法. 展开更多
关键词 航空重力数据 向下延拓 频率域 共轭梯度法向残差法 积分迭代法
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gPhone重力仪漂移改正方法研究 被引量:2
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作者 王乐行 刘子维 +2 位作者 江颖 张晓彤 李晖 《大地测量与地球动力学》 北大核心 2025年第1期104-110,共7页
对秭归站gPhone重力仪2017年全年数据进行预处理和各项改正后,利用4种方法进行漂移改正的对比研究,对多项式改正阶次的选取、各方法去漂移的效果评定、BEADS算法是否有效等问题进行计算分析。结果表明,用多项式拟合的方法去除gPhone重... 对秭归站gPhone重力仪2017年全年数据进行预处理和各项改正后,利用4种方法进行漂移改正的对比研究,对多项式改正阶次的选取、各方法去漂移的效果评定、BEADS算法是否有效等问题进行计算分析。结果表明,用多项式拟合的方法去除gPhone重力仪数据漂移时,当阶数达到4阶、5阶左右便趋于稳定,对于一般研究推荐采用5阶多项式去漂移即可满足数据处理要求;用滤波法去漂移时需要关注边际效应,EEMD方法可操作性强,相较于小波滤波更具优势;BEADS算法能够实现趋势项拟合从而去除漂移的功能,但能否在各项研究中加以应用还需要进一步分析。该研究成果可为相关弹簧型重力仪漂移改正提供参考。 展开更多
关键词 gPhone重力仪 漂移改正 多方法对比
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用于地壳运动速度场拟合分析的隶属度函数改进IGGⅢ抗差方法 被引量:1
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作者 简海方 石雨燕 +2 位作者 雷新强 李屹旭 张俊 《大地测量与地球动力学》 北大核心 2025年第5期545-550,共6页
为了解决传统硬阈值方法在处理异常测站时难以应对模糊边界的问题,提出一种新方法,将构造运动和观测误差引起的测站异常均视为粗差,并利用隶属度函数构建IGGⅢ等价权函数,以减小异常测站的影响。新方法引入模糊集理论,是一种基于标准化... 为了解决传统硬阈值方法在处理异常测站时难以应对模糊边界的问题,提出一种新方法,将构造运动和观测误差引起的测站异常均视为粗差,并利用隶属度函数构建IGGⅢ等价权函数,以减小异常测站的影响。新方法引入模糊集理论,是一种基于标准化残差属于粗差的模糊子集隶属度函数改进的IGGⅢ抗差估计方法(membership function IGGⅢ,MF-IGGⅢ)。首先,通过模糊统计确定标准化残差受粗差污染程度最大的模糊子集的隶属度函数;然后,依据这些隶属度函数值构建等价权函数,并进行选权迭代。模拟实验和对环渤海区域GNSS速度场的拟合分析结果表明,该方法在异常测站检测方面的表现优于假设检验法、均值漂移法和IGGⅢ法,显示出较强的异常测站识别能力。 展开更多
关键词 地壳形变分析 隶属度函数 MF-IGGⅢ 等价权函数 异常测站
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GRACE-FO重力卫星激光干涉测距原始数据预处理 被引量:1
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作者 尹恒 朱紫彤 +5 位作者 闫易浩 王长青 钟敏 冯伟 朱炬波 谷德峰 《地球物理学报》 北大核心 2025年第5期1615-1632,共18页
GRACE-FO重力卫星激光干涉测距(LRI)具有以纳米级精度测量双星星间距离变化的能力,在高精度刻画中长空间尺度的地球重力场变化、地表物质迁移与分布方面具有巨大潜力.由于原始LRI测量相位中存在的时标误差、相位跳跃和测距系统误差等误... GRACE-FO重力卫星激光干涉测距(LRI)具有以纳米级精度测量双星星间距离变化的能力,在高精度刻画中长空间尺度的地球重力场变化、地表物质迁移与分布方面具有巨大潜力.由于原始LRI测量相位中存在的时标误差、相位跳跃和测距系统误差等误差源会直接影响相位转换到测距的精度,进而传播至后续的重力场解算及其科学应用中,因此需要对LRI测量相位进行精细的数据预处理.本文基于GRACE-FO卫星实测数据,深入研究了LRI测量数据特征、原始数据预处理流程以及相应的关键技术,生成了自主研发的激光干涉测距产品(LRI1B SYSU S10).针对美国喷气推进实验室(JPL)现有相位跳跃处理算法存在不能精确处理相位跳跃的不足,本文验证了相位跳跃模板法与相位跳跃平滑法结合可有效消除不同类型的相位跳跃.研究结果显示,本文LRI1B产品的有偏距离变率在0.1 Hz处的精度可达到1 nm·s^(-1)·Hz^(−1/2),优于JPL的RL04(Release 04)版本产品(5~10 nm·s^(-1)·Hz^(−1/2)),与德国爱因斯坦研究所(AEI)的同类产品相当;基于本文产品反演的大地水准面阶方差在30阶以上优于JPL产品的结果,与AEI结果一致性较好.本文开发的LRI数据预处理方法有效消除了原始测量相位中的各类误差,对未来采用LRI的GRACE类重力卫星任务(如天琴二号)的数据预处理、重力场反演和地表物质迁移研究具有重要意义. 展开更多
关键词 GRACE-FO 激光干涉测距 数据预处理 相位跳跃 重力场反演
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郯庐断裂带中南段重力场变化与重力异常关系的探讨
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作者 孙鸿博 梁霄 +7 位作者 王季雨 肖伟鹏 陆元超 孙伯乐 严吉 周志 徐如刚 储飞 《地震研究》 北大核心 2025年第4期584-593,共10页
使用经典平差和贝叶斯平差法对2013年上下半年、2020年上下半年以及2024年郯庐断裂带中南段的重力数据进行平差处理,获得了2013—2024年研究区的重力场变化。结果显示,该研究区的重力场呈现东升西降的变化趋势,郯庐断裂带对重力变化控... 使用经典平差和贝叶斯平差法对2013年上下半年、2020年上下半年以及2024年郯庐断裂带中南段的重力数据进行平差处理,获得了2013—2024年研究区的重力场变化。结果显示,该研究区的重力场呈现东升西降的变化趋势,郯庐断裂带对重力变化控制明显。结合对重力场变化的小波分解结果和2013—2022年研究区发生的M S≥3.5地震,发现地震易发生在重力场变化的正负交界过渡带上。采用EGM2008模型,经小波多尺度分解,获得去除了莫霍面起伏影响的布格重力异常,根据Airy均衡模型计算得到均衡重力异常。结果表明,总体上重力场的变化与重力异常在空间形态上较为一致,但变化趋势可能有所不同,需重点关注重力异常的边界与重力场变化的边界一致的地方,有发生地震的可能性。 展开更多
关键词 重力场变化 贝叶斯平差 郯庐断裂带 布格重力异常 小波分解
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基于三维地球模型的中国大陆重力潮汐因子研究 被引量:1
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作者 王振宇 赵倩 《地球与行星物理论评(中英文)》 2025年第1期83-93,共11页
潮汐现象是地球对日、月等星体引力的响应,重力潮汐因子对于揭示地球内部结构具有重要作用.中国地震局、中国科学院等自20世纪80年代开始布设首批重力仪,用于研究中国大陆固体潮空间分布特征,到目前为止已建成超过50个台站的重力观测网... 潮汐现象是地球对日、月等星体引力的响应,重力潮汐因子对于揭示地球内部结构具有重要作用.中国地震局、中国科学院等自20世纪80年代开始布设首批重力仪,用于研究中国大陆固体潮空间分布特征,到目前为止已建成超过50个台站的重力观测网络.本研究利用该网络的重力潮汐因子观测结果,结合考虑了横向非均匀效应的潮汐理论和三维地球模型,构建了中国大陆及周边地区的重力M_(2)、O_(1)因子分布模型.基于微扰理论,本研究发现P波速度扰动、S波速度扰动、密度扰动及综合效应对重力M_(2)因子影响的幅值范围分别为-0.12%至0.14%、-0.19%至0.17%、-0.08%至0.06%和-0.09%至0.11%(对O1因子的影响为-0.13%至0.28%、-0.27%至0.15%、-0.12%至0.10%和-0.15%至0.05%),影响最显著的区域为喜马拉雅造山带(负值)和华夏古陆东南缘(正值),体现了这些地区的特殊构造.本研究利用最小二乘配置方法对重力潮汐因子的理论值与实测值进行了融合,发现中国大陆及周边地区的重力M_(2)因子幅值范围为1.130至1.175,总体呈现周围低、中心高的特征.重力O1因子幅值范围为1.145至1.195,总体呈现从西北向东南逐渐升高的特征.以上结果可为中国大陆及周边地区重力潮汐因子、地球模型等相关研究提供参考. 展开更多
关键词 重力潮汐因子 三维地球模型 数据融合
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辽宁地区时变重力场源变化数据质量评价
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作者 翟丽娜 刘华建 +4 位作者 黄江培 李彤霞 杨牧萍 李宇彤 底欣欣 《地震研究》 北大核心 2025年第4期658-664,共7页
针对流动重力观测过程中存在的仪器不确定性导致观测数据质量的问题,收集2015—2018年辽宁地区的6期时变重力观测数据,分别采用贝叶斯分析方法和经典最小二乘平差方法,计算相对重力仪的漂移率和格值系数,对重力观测数据进行精度分析;使... 针对流动重力观测过程中存在的仪器不确定性导致观测数据质量的问题,收集2015—2018年辽宁地区的6期时变重力观测数据,分别采用贝叶斯分析方法和经典最小二乘平差方法,计算相对重力仪的漂移率和格值系数,对重力观测数据进行精度分析;使用2021年5月—2022年5月重力数据分析辽宁地区地下介质活动性。结果表明:经典平差方法和贝叶斯平差方法对于拉科斯特型号重力仪器漂移率解算结果是一致的,贝叶斯方法可有效抑制仪器误差;辽宁地区重力测网多年测量结果满足地震重力分析需求。辽宁地区整体重力变化较为平稳,表明地下介质活动较弱,断裂活动稳定。重力变化起伏较大的区域4级地震较为频繁。 展开更多
关键词 重力监测 地壳形变 贝叶斯重力平差 时变重力信号
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不同平差方法分析山西地区重力场的变化特征
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作者 李勇江 冯建林 +3 位作者 何辛 刘冬阳 姬计法 董磊 《地震研究》 北大核心 2025年第4期650-657,共8页
为研究山西地区重力场变化特征,利用贝叶斯平差和经典平差法,分析2015—2020年山西地震重力监测网的流动重力观测数据,得到山西断陷带内不同时间尺度的重力场动态变化,并对2种方法的计算结果进行误差和精度分析。结果表明:①2种平差方... 为研究山西地区重力场变化特征,利用贝叶斯平差和经典平差法,分析2015—2020年山西地震重力监测网的流动重力观测数据,得到山西断陷带内不同时间尺度的重力场动态变化,并对2种方法的计算结果进行误差和精度分析。结果表明:①2种平差方法在点值精度上整体相当,但贝叶斯平差法的段差序列具备更好的随机分布特征,可以更好地消除由仪器的非线性漂移对结果带来的影响;②2种方法得到的重力场变化形态一致,但变化量有所差异;③山西断陷带内重力场变化相对稳定,累积重力场变化显示,区内变化趋势具备连续性,但不同部位重力场变化特征有所差异,位于中部和中南部的太原盆地、临汾盆地重力场变化量小,南北两端的变化量较大,且变化态势相反。 展开更多
关键词 山西断陷带 贝叶斯平差 经典平差 时变重力场 流动重力
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红河断裂带及邻区Moho重力反演和地壳均衡背景研究
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作者 汪健 孙文科 +5 位作者 胡敏章 申重阳 吴桂桔 谈洪波 张新林 李忠亚 《地球物理学报》 北大核心 2025年第7期2480-2497,共18页
为了获得红河断裂带及邻区精细Moho分布和地壳均衡状态,本文首先对EIGEN-6C4重力场模型计算的布格重力异常进行了沉积层、地壳密度横向不均匀重力效应改正,基于改正后的布格重力异常和Crust1.0密度模型,利用Parker-Oldenburg迭代方法反... 为了获得红河断裂带及邻区精细Moho分布和地壳均衡状态,本文首先对EIGEN-6C4重力场模型计算的布格重力异常进行了沉积层、地壳密度横向不均匀重力效应改正,基于改正后的布格重力异常和Crust1.0密度模型,利用Parker-Oldenburg迭代方法反演了研究区Moho分布(分辨率2′×2′);然后基于高程、大地水准面异常等资料反演了地壳均衡Moho分布(分辨率2′×2′);最后结合Moho重力反演结果与地壳均衡状态,分析讨论了红河断裂带及邻区的地壳结构及动力学背景.结果表明:红河断裂带及邻区地壳结构横向差异显著,Moho深度总体自NW(48 km)至SE(33 km)逐渐减小,以红河断裂带为界,东侧川滇菱形块体Moho深度较西侧印支块体深约3~5 km;红河断裂带北段和中南段Moho分布与地表断裂带走向一致,而中段与地表断裂走向近乎垂直;北段两侧Moho呈“V”型分布,其形成可能与青藏高原中下地壳流变物质侧向挤出遇西侧高密度体阻挡从而以“爬坡”方式运移有关;北、中段交界的弥渡盆地存在4 km的Moho突变带,其形成与青藏高原物质东移受扬子克拉通前陆阻挡有关;研究区均衡Moho分布北部深、南部浅,垂向构造应力自北部川滇菱形块体向南部印支块体整体由正转负(向上为正),红河断裂带处于过渡区,其北段两侧均衡差异较大,中段地壳基本均衡,中南段垂向构造应力大于北段和中段;各段两侧Moho深度自NE至SW均先增加后减小,表明红河断裂带可能为超壳断裂、深部往SW向倾斜且各段倾角不同;红河断裂带对周边地块的地壳浅、深部变形具有较强控制作用,北段Moho凹陷将有助于川滇块体的顺时针侧向挤出,而中南段红河断裂带与楚雄—建水断裂带间的局部上隆则为阻挡作用. 展开更多
关键词 红河断裂带 重力均衡 重力反演 Moho分布 分段性
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三河—平谷8级震区地壳三维密度结构反演研究
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作者 张明辉 申重阳 +5 位作者 杨光亮 谈洪波 王嘉沛 杨雄 孙凯 申宇彤 《地球物理学报》 北大核心 2025年第3期882-897,共16页
1679年三河—平谷8级地震位于燕山褶皱与华北平原的过渡部位,其浅部和深部孕震构造动力环境仍不够清楚.本文利用三河—平谷震区高分辨率布格重力异常数据和最新全球重力场模型WGM2012数据,采用趋势分析、小波多尺度信号分离技术和迭代... 1679年三河—平谷8级地震位于燕山褶皱与华北平原的过渡部位,其浅部和深部孕震构造动力环境仍不够清楚.本文利用三河—平谷震区高分辨率布格重力异常数据和最新全球重力场模型WGM2012数据,采用趋势分析、小波多尺度信号分离技术和迭代反演算法获取了震区莫霍面起伏和地壳内部密度扰动分布图像.研究结果表明:1679年三河—平谷8级地震位于局部重力高和重力低的过渡部位,易于构造应力应变集中和积累,同时该地震与1976年唐山地震类似,均位于太原—延庆布格重力异常梯度带(亦即中国东部重力梯级带的中段)和莫霍面陡变带的东侧;震区(39.4°N—40.3°N,115.7°E—117.5°E)地壳三维密度结构显示研究区呈中部密度高、南北密度低的特征,高低密度体多受断裂分割或限制呈交替分布,与地质隆起和凹陷相间的特点相一致,推断高密度体可能因地幔岩浆上涌侵入与熔融活动所形成,而低密度体则可能受华北平原伸展、燕山隆起均衡等制约所引起;中部大兴高密度体北东上隆活动对夏垫断裂形成与发育、三河—平谷地震孕育与发生至关重要;为此提出了三河—平谷地震的岩浆上涌与断层联合作用发震模式.该结果可为华北克拉通破坏演化过程中的构造-岩浆活动研究、首都圈地震危险性判定和巨震震源识别等提供重要参考. 展开更多
关键词 三河—平谷地震 重力反演 莫霍面起伏 三维密度结构 孕震环境 发震模式
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利用回归模型对gPhone重力仪漂移改正研究
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作者 马娟娟 王乐行 +3 位作者 江颖 刘子维 刘海波 张晓彤 《大地测量与地球动力学》 北大核心 2025年第9期937-943,949,共8页
以弹簧重力仪为主的观测系统监测重力长期变化信号,必须消除弹簧重力仪线性或非性线漂移的影响,简单的线性拟合通常难以模拟仪器长时间真实漂移情况,而过高阶次的拟合则会同时去除信号的趋势性变化。本研究通过引入线性、非线性漂移改... 以弹簧重力仪为主的观测系统监测重力长期变化信号,必须消除弹簧重力仪线性或非性线漂移的影响,简单的线性拟合通常难以模拟仪器长时间真实漂移情况,而过高阶次的拟合则会同时去除信号的趋势性变化。本研究通过引入线性、非线性漂移改正模型更合理地去除漂移。利用秭归站2017年的gPhone重力仪观测数据和乌什站2023年gPhone重力仪观测数据进行分析验证,首先对秭归站各通道与原始重力通道进行相关性分析,计算三峡蓄水对秭归台站的理论重力效应大小(达到100μGal以上);然后用多种回归分析方法得到模型系数;最后扣除各项改正值和漂移项后对残差结果进行研究。结果表明,仪器内压与内温的变化是造成重力数据漂移的主要原因;本文采用的回归模型中,非线性回归模型(纯二次回归)去漂移结果能更好地反映出因蓄水导致的重力变化,通过平滑处理后得到的残差结果比常规去漂移的多项式拟合方法更贴近理论值,通过乌什站数据进行验证也得到相似结论。 展开更多
关键词 gPhone重力仪 漂移改正 回归模型
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部分饱和岩样中震电响应的实验测量研究
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作者 聂成洋 王军 +2 位作者 韦庆华 关威 胡恒山 《地球物理学报》 北大核心 2025年第8期3258-3267,共10页
含流体孔隙介质因双电层的存在可引发一种弹性-电磁耦合效应(震电效应).该效应产生的转换波场兼具弹性波的空间分辨率和电磁波的电化学敏感性,进而受到地球物理学界的广泛关注.然而当前有关震电效应的理论模拟及实验测量大多基于单一流... 含流体孔隙介质因双电层的存在可引发一种弹性-电磁耦合效应(震电效应).该效应产生的转换波场兼具弹性波的空间分辨率和电磁波的电化学敏感性,进而受到地球物理学界的广泛关注.然而当前有关震电效应的理论模拟及实验测量大多基于单一流体饱和模型展开,这与多种流体夹杂饱和的实际复杂地层情况不符.因此,本文重点针对部分流体饱和情况下的震电响应问题,在实验室内开展岩样内部震电波场的观测分析研究.根据地下流体饱和度的渐变分布形式,设计一种可实现部分流体饱和的实验模型,并通过内嵌电极的布置方式,开展岩样内部随震电场和界面电磁波的实验测量,记录这两种转换波场的时域波形,讨论他们在部分饱和情况下的传播特性,分析他们的幅值衰减变化规律,对比二者对饱和度差异的敏感性,研究饱和界面对震电耦合波场的影响.实验结果表明:在岩样内部可以观测到直达随震纵波、岩石上表面的反射震电场及饱和度界面激发的界面电磁波,其幅值衰减符合指数变化规律.随震纵波振幅和波速对饱和度敏感性较低,但界面电磁波在不同饱和度岩样中传播时存在明显的幅值差异.因此可利用震电转换信号识别复杂储层中的饱和度分界面,这为油气定位和储量判断提供了重要参考依据. 展开更多
关键词 震电效应 部分饱和 界面电磁波 伴随震电场
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相对重力平差算法的优化
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作者 周天祥 杨光亮 +6 位作者 谈洪波 王嘉沛 陈子恒 张明辉 秦海涛 刘胜 孟恒舟 《大地测量与地球动力学》 北大核心 2025年第12期1281-1286,共6页
通过模拟的重力数据平差对比不同漂移模型和平差方法的差别,并在此基础上对重力平差算法进行一定优化,提出多次段差平差和约束线性规划平差的方法。结果表明,多次段差平差方法部分优于其他平差方法,约束线性规划平差方法整体优于其他平... 通过模拟的重力数据平差对比不同漂移模型和平差方法的差别,并在此基础上对重力平差算法进行一定优化,提出多次段差平差和约束线性规划平差的方法。结果表明,多次段差平差方法部分优于其他平差方法,约束线性规划平差方法整体优于其他平差方法。 展开更多
关键词 流动重力观测 重力平差 仪器漂移 算法优化 段差
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基于密集重力数据的五大连池火山区地壳密度结构三维成像研究
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作者 李为凯 杨萌 +1 位作者 冯伟 钟敏 《地球物理学报》 北大核心 2025年第12期4702-4713,共12页
五大连池火山群是中国东北地区典型的富钾新生代火山,因其独特的火山作用机制与潜在的喷发风险而长期以来备受关注.本文基于最近获取的高精度密集地面重力观测数据,采用三维波数域分层成像方法,构建了该火山区高分辨率的地壳密度结构模... 五大连池火山群是中国东北地区典型的富钾新生代火山,因其独特的火山作用机制与潜在的喷发风险而长期以来备受关注.本文基于最近获取的高精度密集地面重力观测数据,采用三维波数域分层成像方法,构建了该火山区高分辨率的地壳密度结构模型.研究表明,地壳内部呈现多层级管-囊复合型低密度异常体系,构成了相对完整的幔源岩浆运移网络.具体而言,火山区西侧10~20 km深度区间存在两条N—S向展布的垂向低密度岩浆通道,与第一期火山活动的时空演化特征高度耦合;<10 km的浅层地壳存在NW—SE向延伸的水平低密度岩浆通道,串联第二期与第三期火山锥群,揭示了热物质侧向运移对喷发时空分布的控制作用.本文通过精细密度结构成像揭示了五大连池岩浆系统的三维连通性,总结得到“幔源补给-垂向输运-侧向扩展”的单一成因火山作用模式,建立起深部源区与浅表喷发的动力学联系,为火山活动风险评估提供了新的物性约束依据. 展开更多
关键词 五大连池火山 重力异常分离 波数域重力反演 三维密度结构 岩浆系统
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基于指数型聚焦稳定器和惩罚函数约束的重力三维反演
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作者 鄢文强 程天君 +5 位作者 陈晓 赵斐宇 谢启茂 万晓东 蒋学成 王金凤 《科学技术与工程》 北大核心 2025年第3期893-899,共7页
基于典型聚焦稳定器的重力反演能较好地突出地下地质体的边界,但是,受聚焦因子的影响较大。指数型聚焦稳定器具有聚焦特性,而且,在一定程度上可以回避聚焦因子选择的问题,具有改善重力三维反演效果的潜质。此外,惩罚函数约束可以改善反... 基于典型聚焦稳定器的重力反演能较好地突出地下地质体的边界,但是,受聚焦因子的影响较大。指数型聚焦稳定器具有聚焦特性,而且,在一定程度上可以回避聚焦因子选择的问题,具有改善重力三维反演效果的潜质。此外,惩罚函数约束可以改善反演的多解性,将反演的物性值约束在一定范围内。基于此,为探索指数型聚焦稳定器和惩罚函数约束对重力三维反演的改善作用,将指数型聚焦稳定器和惩罚函数写入三维重力正则化反演目标函数,完成了有、无指数型聚焦稳定器及有、无惩罚函数约束的重力三维反演效果对比。模型试验表明:指数型聚焦稳定器可以较准确地还原异常体的物性和空间分布,但存在假异常和物性值超出真实值的情况,基于惩罚函数约束的指数型聚焦反演可以较好地改善此类情况,此外,惩罚函数约束的分区域处理可以提高解的准确性。上述情况表明,基于指数型聚焦稳定器和惩罚函数约束的反演方法具有一定的推广潜质。 展开更多
关键词 指数型聚焦稳定器 惩罚函数 三维反演 重力
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