基于大地測量資料的區(qū)域構造應力場反演及模型研究.pdf

1、利用大地測量觀測信息反演研究構造應力場是近些年大地測量反演研究熱點課題之一。論文以地球重力構造學說為理論背景對基于現代大地測量資料的構造應力場及模型展開了深入研究,并以華北地區(qū)為例,對論文研究成果進行了驗證。論文主要的研究內容如下：
　?。?）對大地測量反演問題進行了探討。給出了反問題中的亞定、超定、混定問題及其求解方法。研究了三種類型的大地測量反演模型即基于位錯模式、基于固體力學模式和基于聯合反演模式模型。研究了大地測量反演方法

2、并重點研究了其中的GPS位移反分析法。介紹了大地測量反演常用的計算方法，并重點對有限單元法進行了研究。
　?。?）對重力構造機制進行了研究，在全面總結已有構造運動學說、觀點的基礎上，全面系統(tǒng)地分析了地球重力引起構造運動的機理。探討了重力構造應力場的計算方法。
　　（3）在無限大平板模型假設的重力構造應力場計算方法的基礎上，研究了基于球殼模型假設的重力構造應力場計算方法。基于重力構造應力場與垂線偏差之間的函數關系式，以華北地區(qū)

3、為例，分別借助于階地球重力場模型36096 EGM和Eigen GL C-04以及中國大陸1:1003030￠￠′ DTM萬數字地形數據，計算得到了研究區(qū)完全和不完全重力總水平梯度、布格重力異常以及垂線偏差的值，進而分別計算得到華北地區(qū)不同地層構造應力場數值模型。通過論文研究結果與以往研究結果以及計算結果之間的對比分析，得出如下結論：
　　利用重力場模型及分辨率較高的數字地形模型并結合相關軟件，能夠計算得到任一區(qū)域的重力異常、垂線

4、偏差。應用布格重力異常和垂線偏差能獲取與現有地質及地震資料相對應的區(qū)域地殼構造應力場，在獲取構造應力信息方面，二者各有優(yōu)缺點，在實際中可以考慮綜合它們各自優(yōu)缺點來對地殼運動情況做出更加合理的解釋和預測。華北地區(qū)重力總水平梯度和構造應力能夠反映地塊之間的相互作用及地殼構造形態(tài)，華北地區(qū)構造的活動性能從構造應力場的強弱得到詮釋。
　?。?）研究了重力構造應力場與密度異常關系，結合360階的地球重力場模型96 EGM和中國大陸DTM數字

5、高程模型分別計算了重力異常和大地水準面高的gDN值，并把上述模型應用到范圍為[～10°60 N°79°140 E°，～]的研究區(qū)，計算了研究區(qū)地面以下20～25公里、25～32公里、32～36公里處的密度異常和平均構造應力值。通過對計算結果的分析得出以下主要結論：
　　在密度異常變化較大的地區(qū)，構造應力的變化也較大，從而導致這一地區(qū)的地殼運動加劇。構造應力與深度有關，如密度異常不變，則隨著深度的增加，構造應力變化也隨之增加。

6、>　　（5）利用有限單元數值算法研究了華北地區(qū)有關地球動力學問題。分析了影響反演解精度的主要因素，包括地學模型本身的完善程度、大地測量觀測點的位置分布、地層物性參數取值等。對華北地區(qū)的構造斷裂帶、地層物性參數等進行了詳細調查與分區(qū)，并獲取其中有關參量的先驗信息。根據有限單元法思想，利用有限元方法構建了華北地區(qū)空間線彈性地學模型。論文還利用研究區(qū)巖石實際重力，選擇2005-2006年運動GPS監(jiān)測點位移觀測值作為位移邊界條件，以巖石力學參

7、數、邊界力的先驗值為參考研究了該地區(qū)地球動力學反演問題，其反演賦之以最小二乘準則，即通過反復調整邊界力、巖石力學介質參數，使得計算出的位移值與位移觀測值之差在整體上殘差平方和最GPS小。論文研究更新了應力、應變和應變能密度以及邊界力、介質參數等的先驗信息。并在此基礎上，通過反演解進行研究區(qū)地球動力學解釋，對一些有關地球動力學現象和地球動力學機制進行了探討，并得到主要的結論如下：
　　華北地區(qū)主應力基本為 NEE向壓性應力場。該區(qū)最