论文部分内容阅读
现代高精度重力观测技术使人们能够从动态的视角研究重力时变特征及相关的各种地球动力学现象。利用流动重力重复观测获取的地表重力变化信息，可用于研究伴随地壳垂直形变和地表、地下物质迁移的各种环境变化和地球动力学现象，如陆地水循环，地震、火山的孕育和发生过程，长期地壳运动背景等。其中，长期地壳运动背景和地震则是区域动力学长期作用和突然释放的典型体现，基于重力变化信息研究地表垂直运动和同震重力变化，有助于理解地壳垂直运动机理和精化大地震发震断层模型。 本文基于我国长期以来的流动重力观测资料，研究了我国部分典型地区的地壳垂直形变和汶川8.0地震的同震重力变化，主要研究内容和成果如下: 1)首先从观测数据预处理、平差计算、系统误差检测与改正、陆地水负荷重力效应改正四个方面详细介绍了流动重力观测数据的精细处理方法，并将其应用于近年来大规模推广使用的一种新型相对重力仪-CG-5重力仪的数据处理中，对该型仪器的主要性能参数进行了研究。结果表明，应用本文数据处理方法能有效消除观测数据中的系统误差，从而有利于获取真实的重力场变化信息;CG5重力仪作为一种新型重力仪，在其使用初期零漂率在短期内可能会发生显著变化，因此在数据处理中不宜将零漂率作为固定常数直接进行解算;此外，该型仪器格值系数会发生变化。 2)介绍了作为分析重力变化参考背景场的均衡重力异常计算方法，并利用重力观测成果对EGM2008重力场模型在中国大陆地区的精度进行了评估;结果表明，EGM2008重力场模型在中国大陆地区总体精度为10毫伽，但在空间分布存在较大的差异，东北平原、华北平原等地势平坦地区精度较高，而青藏高原以及地形起伏较大的川滇地区精度较低。 3)利用滇西地震实验场地区1986-2014年期间62期重力观测资料，结合区内由水准和GNSS观测获得地壳垂直运动结果，分析了滇西地震实验场地区重力长期变化与地壳垂直运动的关系。结果表明，重力长期变化以负变化为主，与该地区地壳垂直运动隆升背景一致，但垂直运动数值量级不足以解释观测到的重力变化，表明该地区地下物质处于亏损状态;重力变化与均衡重力异常在空间分布上具有较好的正相关性，均衡调整作用可能是该地区地壳垂直运动的重要因素。 4)利用河北地区2010-2014年6月期间地表重力观测资料，结合区内地壳垂直位移观测成果研究，分析了该地区重力长期变化与地壳垂直运动的关系，并对陆地水储量变化进行了估计。结果表明，地表沉降是引起该地区重力场变化的主要原因，重力变化空间分布反映出了该地区地表沉降的趋势和沉降区的范围;在去除地表垂直位移的影响后，重力变化主要反映该地区陆地水流失的现象，陆地水储量变化结果与实际地表水文资料一致，且相比GRACE卫星重力观测更能反映陆地水流失空间分布的细节。 5)利用汶川地震前后成都重力网2期观测资料和郫县地震台绝对重力结果，获取了实测同震重力变化;基于半空间位错理论，采用wang等(2011)利用GPS、INSAR、水准等多种大地测量数据反演获得的发震断层模型，对同震重力变化进行模拟计算，与实测结果进行对比讨论。结果表明，实测和模拟结果基本一致，从而验证了发震断层模型的合理性;在近破裂地区，实测和模拟结果还存在一定差异;基于实际地表破裂分布对断层滑动分布模型进行修改后，部分差异显著的测点得到改善，说明实测重力变化结果可为发震断层模型的进一步精化研究提供参考。