利用GRACE/GRACE-FO的青藏地区强震重力变化特征研究

来源 :中国矿业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zzzzzzvb
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
地震活动伴随的物质运移和质量重新分布,给地球重力场造成在时间和空间上的巨大变化。而GRACE和GRACE-FO重力卫星具有空间广域性、时间实时性、长期近连续观测等优点,能够提供对地观测和时变重力场模型,是一种地球时变重力信息的有效监测手段。青藏高原地块地震频发,给邻近国家和地区的人民的生产生活带来了极大危害,因此本文选取近十年的GRACE运行期间该处震级最大的尼泊尔2015年4月25日的8.1级地震,和GRACE-FO运行期间的该地块具有代表性的青海玛多2021年5月22日的7.4级地震为研究对象,重点探讨GRACE/GRACE-FO在青藏地区监测强震的能力,为青藏地块重力场以及地球物理学机制研究提供系统支持。本文的主要研究内容及成果如下:(1)详细介绍时变重力场模型与数据。对卫星重力测量以及GRACE重力场模型的发展历史以及相关的类型进行系统梳理,对GRACE和GRACE-FO重力卫星进行了详细介绍,总结重力场表达、重力场的反演计算方法。对CSR、GFZ和JPL三大机构的GRACE模型数据从均值、方差、标准差和累积误差阶方差进行对比,得出GSM 60阶的数据最优的结论,同时,GRACE RL06数据质量优于RL05。(2)系统总结GRACE时变重力场数据对地震信号的计算处理流程及相关滤波方法。推导了GRACE重力变化和重力梯度变化计算公式,介绍了削弱南北条带误差影响的两种滤波方法——去相关滤波和高斯平滑滤波,以及二者的组合滤波形式,发现300km高斯平滑滤波和去相关滤波的组合滤波方法能够显著提高时变重力信号的提取精度。由于目前人们对地震前兆与对同震变形的认知水平的差距,需要采用一定的解决方法对GRACE计算结果进行检验,因此,对位错模型和In SAR技术的相关原理也进行了阐释。(3)对于尼泊尔地震,在地震发生前后,东西两侧均有正负重力变化梯级带,震前重力异常变化比较明显,隆起区重力增加,俯冲区重力减小,研究区长期重力变化趋势的范围为-0.68~-0.82μGal/a,喜马拉雅东侧以及印度北部地区为负值,青藏地块中部为正值,可能与地震前后地下物质运动与迁移有关,印度板块以北偏东20度的方向以40mm/a的速率挤压欧亚板块,导致此处地质环境不稳定。青藏高原中部的重力变化值为0.45μGal/a,呈增长趋势。在(29°N,78°E)的印度北部和(29.5°N,95°E)的喜马拉雅山东侧分别正在以-0.61μGal/a和-0.45μGal/a的趋势减小。在利用位错模型进行检验的结果中,表明采用GRACE重力卫星检测尼泊尔地震重力变化具有一定的实用性。(4)对于玛多地震,青藏地块的重力是增加的态势,青藏高原中部的重力变化在2019年达到峰值,最大为4.27μGal。玛多及其邻近地区的重力变化在2019~2020年与其他几年有显著差异,最明显的重力变化在青藏高原的中部地区,在2019年重力变化为最大。2016年和2017年的重力变化与2018年~2021年的重力变化差异较大,可能与GRACE和GRACE-FO的监测能力有关。东南方向的四川盆地区域重力年变化率增加较快,以龙门山断裂带为界,断裂带以东,年变化率基本超过0.3μGal/a,震中的重力变化趋势为0.14μGal/a,年变化率较低,基本符合震中在重力变化的零值线或者是较低值附近。这与玛多上地壳特殊的介质条件、中下地壳物质的挤压流动和垂向上涌以及东昆仑主走滑断裂的水平运动密切相关。在利用In SAR进行检验中,由In SAR数据获取的断层滑动模型的最大滑动量约5.0m,再结合球形层状地球模型位错理论计算理论同震重力变化,该理论同震重力变化是基于地表面计算的,由于青海地震震级小于8.0,所以很难被重力卫星GRACE检测到。(5)对两次地震的共同点进行总结,其一,地震均发生在正负重力变化的零值区或者极小值区域;其二,地震发生年份的短期重力变化和地表密度变化有很好的对应关系,表明了地震与区域物质运动迁移以及壳幔物质黏滞性调整等问题有关;其三,重力变化是多种因素的结果,包括冰川消融、板块运动、地下水开采、湖泊水位上涨等。其四,北向、东向和垂向重力梯度变化与重力变化情况有较好的空间对应关系。最后,尼泊尔地震和青海玛多地震共同揭示了青藏高原的板块运动以及该处复杂的地质构造对地震的影响,即在南缘,印度板块以北偏东20度的方向以40mm/a的速率挤压欧亚板块,在东北缘,巴颜喀拉地块向东的运动和形变、上地壳特殊的介质条件、中下地壳物质的挤压流动和垂向上涌都对地震造成了一定的影响。该论文有图48幅,表11个,参考文献106篇。
其他文献
水汽能够通过吸收地表辐射而影响到地球整体的能量平衡,虽然其含量在地球大气中所占比例较小,但却有着最强的温室效应。同时,水汽短时间内在水平和垂直方向上的急剧变化会引起大气空间结构不稳定,从而导致破坏性天气的发生。GNSS水汽层析技术是实时反演大气水汽多维分布的最具潜力的手段之一,利用地基GNSS和相关气象观测值的水汽层析技术,实时反演高精度三维水汽场能够为极端天气预警提供良好的参考价值。随着GNSS
学位
花岗质岩石铁同位素分馏机制的研究对于理解大陆地壳的形成和演化具有重要意义。本文选择了西大别地区新县岩体和商城岩体的花岗质岩石作为本次研究的对象并采集了野外露头样品。通过岩石学、岩相学、矿物学、非传统稳定同位素地球化学等方面的研究手段,结合前人的数据,对研究区内采集的样品进行了研究分析,利用岩石中的主量元素、微量元素及其铁同位素特征对两类花岗质岩石的成因和铁同位素分馏机制进行了讨论,并对其来源进行了
学位
井下煤仓内壁变形监测是煤矿企业安全高效采煤的重要前提,目前缺少获取井下煤仓内壁变形的监测方法,基于此,设计实现了一款井下煤仓变形监测系统,系统由硬件系统和软件系统组成。论文所做的核心工作如下:(1)基于激光雷达和陀螺仪研制了井下煤仓变形监测硬件系统,完成了硬件系统各模块的选型与集成。基于Py Qt5开发了井下煤仓变形监测软件系统,软件系统包括激光雷达点云数据现场处理和后处理两大功能分区。(2)以实
学位
土壤重金属污染日益严重,磁性纳米材料不仅可以克服传统重金属离子吸附剂固液分离难、易产生二次污染的缺点,同时可以针对不同重金属离子,负载不同的表面活性剂或修饰不同的官能团,选择性的吸附不同的重金属污染物。本文制备以Fe3O4为磁核、SiO2为外壳的磁性纳米微球,利用腐殖酸、氨基酸、壳聚糖和丙烯酸、EDTA四种官能团接枝材料对其进行进一步表面功能化,筛选得到对重金属镉、铅具有选择性吸附效果的复合磁性纳
学位
随着我国资本市场的迅速发展,上市公司质量问题已引起决策层、监管部门、理论界的高度重视。科创板是2019年7月设立的新板块,设立该板块的目的是帮助创新型、技术型、成长型、不成熟但有潜力的中小企业筹集资金发展业务,科创板的设立是对我国资本市场的重要补充。科创板上市公司质量问题是科创板健康发展的关键问题,然而目前科创板上市公司质量评价问题存在评价指标体系不完善,评价模型不科学等问题。论文在对上市公司质量
学位
综放开采是我国厚煤层煤炭开采的重要方法之一,放顶煤过程的自动控制对实现综放工作面智能化开采具有重要意义。煤矸混合物中含矸率识别作为放顶煤过程自动控制的重要依据之一,其识别的精度和效率是影响放顶煤开采安全高效生产的关键因素。本文以煤矸混合物为研究对象,以非接触式微波探测技术为手段,开展不同频率、不同煤矸尺寸、不同含矸率等工况下煤矸混合物的微波辐射探测仿真分析和实验研究,揭示不同煤矸混合状态的微波传播
学位
近年来,我国持续推进煤矿智能化建设,然而煤矿安全事故仍时有发生,迫切需要探索避免事故重演的有效途径。知识管理对于降低事故发生概率尤为重要,但是在煤矿建设项目中,施工安全知识仍多以信息孤岛的形式存在,并且缺少知识的可视化呈现。基于此,本文基于本体和BIM技术,研究煤矿建设项目施工中安全知识的存储、查询和推理,促进知识的可视化,以期为提升煤矿建设施工安全管理水平提供新思路。首先,本文依托事故致因理论,
学位
改革开放40多年来,我国土地利用结构失衡现象严重,伴随着快速的城镇化和工业化进程,越来越多的自然土地利用类型开始转变为城市不透水面,并不断向开发利用水平较低的地区拓展,引发土地利用空间冲突。以土地利用变化为代表的城镇化进程同时也影响着区域生态系统的功能与结构,使得城市群面临着极为严峻的生态环境及资源开发利用问题,诱发生态系统服务效益锐减等现象。因此,本文以苏锡常都市圈为例,在分析研究区土地利用现状
学位
电励磁双凸极电机无需永磁材料,结构简单可靠,鲁棒性强,相比传统开关磁阻电机转矩脉动显著降低,电机运转时的噪音及振动大幅减小。因此,研究电励磁双凸极电机对于提升电动汽车行驶品质、续航里程、电能合理分配、节能减排有着重要意义。本文基于磁场调制理论,对不同绕组连接形式的电励磁双凸极电机工作原理及电机特性进行分析,并分别提出相应的控制策略及优化方案。针对半绕组电机,分别提出外部励磁电流控制模式、集成电流控
学位
近年来,城市转型促进旅游业飞速发展,而旅游资源又是发展旅游业的基础,旅游资源的重要性也不断受到人们的广泛关注。为了更好地保护与合理开发城市旅游资源,需要对其经济价值进行评估,城市旅游资源经济价值具体可分为使用价值与非使用价值。城市旅游资源非使用价值是指城市旅游资源中人们目前还未利用到的那部分价值,包括存在、选择及遗产价值。对非使用价值进行货币化评价在旅游资源的持续利用、环境保护及制定相关管理政策等
学位