• ISSN 2097-1893
  • CN 10-1855/P

2022年  53卷  第3期

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2022 年 3 期目录
2022, 53(3): 1-2.
摘要:
综述
固体地球物理
利用卫星跟踪卫星观测数据确定时变重力场球谐解的发展趋势
周浩, 罗志才, 周泽兵, 杨帆, 郭向, 李耀宗, 郑李均, 郑舒允
2022, 53(3): 243-256. doi: 10.19975/j.dqyxx.2021-052
摘要:
时变重力场综合反映了地球内部及表层物质的迁移特性,在地球科学领域应用广泛. 21世纪以来,多个重力卫星相继成功发射,为实现全球时变重力场连续监测提供了数据支撑. 利用重力卫星观测数据建立高精度时变重力场模型,是开展时变重力场相关科学应用的重要前提. 自重力卫星计划提出以来,国内外学者致力于卫星时变重力场建模理论及方法的研究,随着观测数据的精化和解算方法的改进,时变重力场模型的精度水平得以显著提升. 本文总结了近几十年来利用卫星跟踪卫星数据建立时变重力场球谐解的研究进展,重点围绕低低卫星跟踪卫星进行展开,包括建模基本原理和模型解算方法、观测数据的优化、背景摄动力模型的精化、解算方法的改进等,并给出了近年来尝试利用高低卫星跟踪卫星确定时变重力场的研究进展,最后探讨了下一代重力卫星计划的发展趋势,可为我国自主重力卫星数据处理和模型构建提供参考.
面向绝对重力测量的振动补偿技术发展
文艺, 伍康
2022, 53(3): 257-268. doi: 10.19975/j.dqyxx.2021-065
摘要:
绝对重力仪是用于直接测量重力加速度值的精密仪器,可以作为计量标准器对相对重力仪进行定期校准. 现有绝对重力仪的测量精度可达微伽(1 μGal = 1×10−8 m/s2)量级,测量精度主要受振动噪声的限制. 垂直隔振和振动补偿技术是目前常用的两种处理振动噪声的方法. 随着绝对重力仪在野外流动重力观测和海洋/航空重力测量中的应用需求日益增加,结构简单且抗干扰能力更好的振动补偿技术更适用于在复杂测量环境下处理振动噪声. 本文对面向绝对重力测量的振动补偿技术发展进行了详细回顾,主要从振动补偿系统的硬件改进和算法优化两方面进行介绍,并对未来振动补偿技术的发展趋势进行了展望. 国内振动补偿技术研究开始较早,经过长期发展,现有研究成果已经达到国际先进水平,为未来国内面向移动平台的绝对重力测量的发展提供了有利的技术支撑.
绝对重力仪国际比对方法
冯金扬, 吴书清, 李春剑, 王启宇, 牟丽爽, 粟多武
2022, 53(3): 269-277. doi: 10.19975/j.dqyxx.2021-059
摘要:
重力计量的主要任务之一是确保全球重力测量活动的国际互认和量值统一,以及确保各行各业重力测量结果的溯源性和准确性. 中国计量科学研究院先后主办了第一届亚太区域绝对重力仪国际比对和第十届全球绝对重力仪国际比对(ICAG-2017),本文结合主导国际比对活动的经验,首先介绍了国际比对的准备和组织工作,包括比对前的垂直重力梯度和潮汐模型的观测、比对期间开展的衍射光束修正量测量和测量点位安排等. 其次,基于数据预处理、观测模型、约束方程等进行比对数据处理,通过符合性检验验证仪器不确定度的评估是否合理,最终可以计算得到仪器的等效度及短期复现性. 最后结合对历次比对结果的比较,分析了国际比对对大地测量研究及应用中提升观测数据准确性的重要意义,提出现阶段重力计量工作面临的一些问题.
时变重力在地震研究方面的进展与展望
祝意青, 张勇, 杨雄, 刘芳, 张国庆, 赵云峰, 隗寿春, 毛经伦, 张松
2022, 53(3): 278-291. doi: 10.19975/j.dqyxx.2021-060
摘要:
本文主要介绍了中国大陆地面时变重力在地震研究中的应用与进展,并简要介绍了卫星重力在地震研究中的应用. 1966年邢台地震以来,中国开始流动重力监测,尝试探索重力变化与地震活动的关系,观测到1975年海城7.3级和1976年唐山7.8级地震前后的重力变化. 1981年引进使用高精度Lacoste-Romberg (G)型金属弹簧重力仪,进行中美地震重力合作研究,及以1984年滇西地震预报实验场为主的地震重点监视区高精度流动重力观测实践,观测到1995年中缅边界7.3级和1996年丽江7.0级地震前震中附近出现的重力异常变化. 1998年引入高精度绝对重力测量,开展中国大陆整体规模的重力场变化监测,获得了2008年汶川8.0级和于田7.3级等地震前的大尺度重力变化信息,给出了汶川和于田地震中期预测的有效意见. 2008年汶川8.0级地震后,全国网与区域网加速整合,形成了中国大陆整体重力观测网,对近年来发生的一系列6.0级以上地震(如芦山7.0级、门源6.4级、呼图壁6.2级、于田7.3级、九寨沟7.0级等地震)均进行了较为成功的中期预测,为地震机理研究和我国中期地震预测水平提升发挥了重要作用. 最后,指出了我国时变重力监测中仍存在的问题,并对利用时变重力监测资料开展地震研究进行了展望.
接收函数与重力联合估计的技术与应用研究进展
唐晗晗, 郭良辉
2022, 53(3): 292-300. doi: 10.19975/j.dqyxx.2021-057
摘要:
接收函数与重力联合估计技术是一种估计地壳厚度和波速比参数的方法,自2011年由Lowry和Pérez-Gussinyé提出以来,经过国内外学者的发展和改进,该方法已日渐成熟,应用领域渐广. 与单一接收函数H-κ叠加法相比,该方法由于引入了重力约束,可以在一定程度上降低估计的不确定性,获取台站下方更为准确的地壳厚度与波速比参数,为研究地壳结构与物质组成提供更为可靠的深部依据. 本文首先简述了单一接收函数H-κ叠加法和重力似然函数估计的方法原理,并详细介绍了接收函数与重力联合估计技术的算法与流程;其次,剖析了该方法目前存在的一些技术问题,重点阐述了其相应的技术发展和各项优化;然后,归纳总结了该方法在国内外地区的应用进展;最后,展望了该方法未来的研究方向和发展趋势.
岩石圈有效弹性厚度估算方法研究进展
侍文, 陈石, 韩建成, 贾路路
2022, 53(3): 301-315. doi: 10.19975/j.dqyxx.2021-062
摘要:
岩石圈有效弹性厚度(Te)是度量岩石圈力学强度的一个定量指标,是研究岩石圈大规模构造的有力工具. 研究岩石圈有效弹性厚度,对于了解岩石圈力学强度及其横向变化特征、重力均衡状态、热状态、地壳厚度变化、岩石圈内部圈层耦合关系和壳幔流变结构等信息具有重要作用. 本文介绍了岩石圈有效弹性厚度的研究背景和基本估算原理,并总结了国内外岩石圈有效弹性厚度估算方法的研究进展. 同时,本文也详细论述了这些岩石圈Te估算方法的工作原理,并分析比较了它们的优缺点. 目前估算岩石圈Te的方法主要包括:正演法、谱分析方法(包括:导纳法和相关性法)和屈服应力包络法. 近年来,随着数字信号处理技术的不断发展,谱分析方法已逐渐成为最流行的岩石圈Te估算方法. 地形和重力异常数据的功率谱估计是谱分析方法的关键环节,这些功率谱估计结果的质量会直接影响岩石圈Te计算结果的准确性和可靠性. 因此,周期图法、最大熵法、多窗谱分析、小波谱分析等在数字信号处理领域中应用效果较好的功率谱估算技术,逐渐被引入到了岩石圈有效弹性厚度的计算中,以获取准确可靠的Te计算结果. 最近,Te各向异性的研究也取得了一定的成果,为岩石圈垂直受力状态、不同圈层耦合程度以及岩石圈变形和流变特性的研究提供了重要科学依据. 最后,本文提出了未来值得深入的岩石圈有效弹性厚度研究方向,可为开展相关研究提供有益参考.
川滇及邻区布格重力异常与地壳密度结构研究进展
申宇彤, 杨光亮, 谈洪波, 王嘉沛, 张明辉, 申重阳
2022, 53(3): 316-330. doi: 10.19975/j.dqyxx.2022-001
摘要:
川滇及邻区是青藏高原东流物质往SE-SSE旋转和逃逸的主要场所,地质构造与地震活动十分活跃. 本文总结了川滇及其邻区区域布格重力异常和地壳密度结构研究的近期成果和重要进展:(1)利用重力与GNSS定位技术,获得了8条重力探测剖面的布格重力异常信息,利用多种地球物理观测共同约束的重力反演技术,构建了青藏高原东南缘及邻区地壳密度结构的基本构架;(2)通过小波分解及归一化梯度等重力信号分离、提取方法,发现了川滇菱形地块顺时针旋转运动的重力学新证据;(3)通过玉树MS7.1、芦山MS7.0和鲁甸MS6.5地震的科考研究,加深了对青藏高原东南缘地震孕育构造环境的认识:大型左旋走滑剪切断裂带(甘孜—玉树、鲜水河、小江)和大型逆冲推覆构造(龙门山)两侧密度结构差异显著,两大构造均为区域地震活动控制性断裂,鲁甸震区地震活动可能与小江断裂带“东迁”作用有关;龙门山断裂带的推覆特征和滑脱层构造,可能是芦山地震发生在后山断裂的重要因素.
航磁异常分析技术及其在地质构造中的应用
焦立果, 雷宇, 涂继耀, 赵军浩
2022, 53(3): 331-358. doi: 10.19975/j.dqyxx.2021-069
摘要:
航磁异常在地质构造研究中具有覆盖广、成本低以及横向分辨率高等显著优势,被广泛应用于隐伏岩浆岩及断层探测,俯冲带、大陆裂谷、岩墙群及地幔柱等构造特征分析,磁性界面(包含结晶基底及居里等温面)反演,区域构造划分以及孕震构造背景研究等领域. 近来随着航空磁测技术的发展,积累了越来越多大比例尺、高精度的航磁数据,并在此基础上产生了新的全球/区域地壳磁异常图/模型. 在由航磁异常对场源位置、形态、走向及埋深等进行分析反演方面,人们使用了化极、延拓、求导(包含水平及垂向导数、斜导数、总水平导数、总梯度模及各类导数组合)、欧拉反褶积、磁性界面及磁化率反演等多种技术. 本文对岩石磁性和磁异常解释的不确定性进行了整理和归纳,对各种航磁异常分析及反演技术进行了介绍,对航磁异常在不同场景下的地质构造应用进行了回顾,并对未来航磁探测、数据分析及应用等发展进行了讨论和展望.
综述
行星物理
月球重力场对月球内部结构研究的作用
邓青云, 郝卫峰, 叶茂, 郑翀, 肖驰, 鄢建国, Jean-PierreBarriot, 李斐
2022, 53(3): 359-369. doi: 10.19975/j.dqyxx.2021-056
摘要:
月球是人类深空探测的首要目标,而月球的内部结构则是我们了解月球与地月系形成与演化的重要窗口. 相比于其他物理场,月球重力场模型具有全球均匀覆盖、精度和分辨率持续提高的特点,在月球内部结构研究中扮演着重要作用. 本文对月球重力场在月球内部结构研究中发挥的作用进行了论述,包括月壳、月幔以及月核,其中重点介绍了高阶次重力场模型对浅层结构的研究贡献. 进而,讨论了利用月球重力数据反演内部结构中面临的若干问题. 最后,对借助重力场模型开展月球内部结构研究的应用前景进行了总结与展望.
研究论文
固体地球物理
中国大陆PET/gPhone重力仪背景噪声水平分析
苟家宁, 张晓彤, 江颖, 周浩, 魏工哲, 刘子维
2022, 53(3): 370-377. doi: 10.19975/j.dqyxx.2021-058
摘要:
重力仪背景噪声水平分析有助于台站选址、仪器调整、检测微弱的地球动力学信号、判断仪器近期是否有检测地震简正模的能力. 因此,噪声分析对于仪器数据质量评估工作具有重要意义. 为评价国家重力台网PET/gPhone重力仪背景噪声水平,本文选用其中52台重力仪在2014~2017年连续4年的观测记录,对比分析了现有的地震噪声等级(seismic noise magnitude, SNM)计算方法,提出了一种改进的数据选取策略(DaySNM法),我们计算了所有重力仪在地震频段(200~600 s)的背景噪声水平,通过拟合52条功率谱密度曲线的下包络线,给出了中国大陆新低噪声水平模型(CN-NLNM). 结果表明:DaySNM法计算得到的SNM值更低;中国大陆SNM的变化范围为2.013(于田站)~4.654(银川站);沿海地区SNM普遍比内陆大,表明海浪脉动可能是沿海台站噪声较大的主要原因;华北地区、青藏高原东部和北部SNM较大,可能与这些地区地质构造活动频繁有关.
消息
《地球与行星物理论评》稿约
2022, 53(3): 378-378.
摘要: