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1、基于卫星重力数据的研究强震活动区重力场时空分布特征分类号:P2210710-2009026010博士学位论文基于卫星重力数据研究强震活动区重力场时空分布特征徐海军导师姓名职称张永志教授大地测量学与测量工程申请学位级别博士学科专业名称论文提交日期2012年4月27日论文答辩日期2012年6月19日学位授予单位长安大学StudyontheTemporalandSpatialDistributionCharacteristicsofGravityFieldintheStrongEarthquakeRegionbyusingSa
2、telliteGravityDataADissertationSubmittedfortheDegreeofDoctorCandidate:XuHaijunSupervisor:ZhangYongzhiChang’anUniversity,Xi’an,China摘要卫星重力测量是一种新型的空间测量方法,可以有效测量地震、火山及海啸区域的重力异常、时变重力场,利用卫星重力测量技术研究地震发生前后区域重力场的静态分布及动态变化特征,对于更好的理解、认识地震发生的成因和机理具有重要的的学术意义和研究价值,论文的主要内容和创新点
3、有:(1)首次推导了点源位错(垂直张性位错、水平张性位错、垂直走滑位错和垂直倾滑位错)引起的重力变化在x方向和y方向的解析表达式,并模拟计算了重力变化分布图像,与垂直方向的重力变化分布相比,x方向和y方向的重力变化分布更加复杂,其中垂直走滑位错在x方向和y方向的重力变化分布呈6象限正-负交替分布;垂直倾滑位错在x方向的重力变化呈正-负-正分布。(2)系统推导了点源位错引起的重力梯度变化在6个方向(T,T,T,T,T,T)的解析表达式,模拟计算了各个方向的重力梯度变化分布xxyyzzxyxzyz图像,结果显示,水平张性位错
4、在T方向、垂直倾滑位错在T方向以及垂直张性xxxz位错在T方向引起的重力梯度变化均呈正-负-正分布;垂直走滑位错在T方向、zzxy垂直张性位错在T方向引起的重力梯度变化呈八象限正-负交替分布;计算结果同yy时表明点源位错引起的重力变化远大于重力梯度变化;且当空间点垂直位置在1km范围内变化时,重力变化及重力梯度变化都很小。(3)首次利用GOCE实测数据计算了中国大陆的重力梯度分布,计算结果表明,在局部指北坐标系下,T径向方向的梯度值最大,该方向反映的地形细部特征zz最为明显,T方向梯度值最小,该方向反映的地形特征较为模糊
5、。在地固坐标系下,xzTT径向方向梯度值仍然为最大,方向梯度值最小;相对于利用GRACE数据计rr算的结果,利用GOCE数据计算的结果更能反映地形的细部特征,与区域地质构造特征相吻合。(4)利用GOCE卫星数据计算了全球的重力异常、大地水准面高分布,并详细分析了中国大陆区域、日本强震Ms9.0区域的重力异常与区域地质构造、强震震中的对应关系,计算结果显示GOCE卫星数据计算的重力异常能较好的反映区域地I质构造分布特征,并且强震通常发生在重力异常变化剧烈的梯度带上。高精度的大地水准面模型2cm对精化中国的大地水准面有重要的
6、参考价值。(5)利用GOCE卫星重力场模型数据反演了中国大陆的地壳厚度,研究表明利用GOCE数据计算的结果更接近于已公认的研究成果。(6)利用GRACE时变重力场模型数据计算了全球的重力异常变化,分析了汶川地震前后、印度地震前后和日本地震前后的区域重力场变化特征,以印度为例,-8-2震中锡金邦2011年的重力值相对2009年同期变化了大约6?10ms,分析指出该变化可能跟地壳应力积累有关。为进一步分析地震发生前后区域重力场的重力梯度变化特征,文中利用GRACE卫星时变重力场梯度数据作了进一步探讨,研究发现Tzz径向方向的
7、重力梯度变化在图像上与对应区域的重力异常变化图像相类似。关键词:强震;断层;点源位错;重力变化;重力梯度;地质构造IIAbstractSatellitegravitymeasurementisaneweffectivemethodtomeasuregravityanomalyandtemporalgravityvariationinearthquakearea,volcanoareaandtsunamiareaandhasbeenreceivedextensiveattention.Thestudyofthegravit
8、yfielddistributioncharacteristicsandgravityvariationinthestrongearthquakeregioncanhelpustocomprehendhowandwhytheearthquakehappensandthemechanismoftheearthquake
