中国及邻区均衡重力异常及其地球动力学特征

论文摘要

地壳均衡的概念对地学的研究有着极大的影响,特别是在大地测量学和地球动力学中发挥了重要作用。均衡重力大地水准面异常作为研究海底地形、地壳结构、构造及地震活动的重要手段,已被科学家广泛应用。地壳均衡模型能最好地适应地球内部物质密度不均匀的实际情况,均衡异常值比空间异常值更小,变化更平缓且与地形无关。均衡重力大地水准面异常不仅反映了地球内部物质密度不均匀性,也反映了地壳偏离静力平衡状态,显示了地壳上地幔的应力分布特征。对于均衡重力大地水准面异常的研究无疑将会使我们对地球内部结构和动力学过程的认识更加深入。本文的主要研究内容如下:1、中国及邻区均衡重力大地水准面异常依据岩石圈弹性挠曲均衡补偿理论建立地形—均衡补偿重力、大地水准面异常的球谐级数表达式。由此我们可以研究地形—均衡补偿重力、大地水准面异常与球谐级数阶次的关系,以及不同波长地形荷载与岩石圈挠曲补偿的关系,探讨地形—均衡补偿重力、大地水准面的频谱特性。从观测大地水准面异常和自由空气重力异常扣除地形—均衡补偿大地水准面、重力异常,可以得到均衡大地水准面异常和均衡重力异常。均衡大地水准面异常已经消除了浅层物质不均匀的影响,反映的是地球深部物质密度不均匀分布。均衡重力异常显示出中短波长特性,反映的是地壳上地幔物质分布的失衡和物质调整的动力学特征。重力大地水准面异常中包含了整个地球内部各种波长质量不均匀的信息。短波重力大地水准异常主要是地形和地壳内质量不均匀的影响,中等波长重力大地水准面异常主要是浅部长波地形、Moho面起伏、上地幔物质不均匀的影响,而长波重力大地水准面异常主要是深部下地幔物质不均匀以及核幔边界起伏的影响。2、中国及邻区的地球内部密度分布地球内部物质密度是地球重要的物理参量之一。它与地球的形状、形成及演化、板块运动、地壳均衡调整状态、地球动力学过程和矿产资源分布有着密切的关系。本文的密度分布研究包含正常密度分布和异常密度分布两个部分。采用的研究方法有所不同。地球内部正常密度分布应该使地球总质量、角动量、扁率、地球半径和地球表面重力位和重力满足空间大地测量观测结果。地球表面形态接近于流体静力平衡的旋转椭球,其表面的重力位处处相等。采用空间大地测量方法精确确定的地球四个基本参数——长半轴a、扁率f、自转角速度ω和地球引力常数GM作为约束条件;利用最新的地球物理观测结果对PREM地球密度模型进行修正,并调整地球各圈层的椭率,使得密度模型在水准椭球产生的重

论文目录

• 第一章 序言
• 1.1 研究背景与意义
• 1.2 均衡重力补偿模型
• 1.3 均衡重力大地水准面异常在地壳结构和地球动力学中的应用
• 第二章 中国及邻区均衡重力大地水准面异常
• 2.1 地形—均衡补偿重力及大地水准面异常计算方法
• 2.2 地形—均衡重力、大地水准面异常频谱特征
• 2.3 均衡重力大地水准面异常特征
• 2.4 中国大陆均衡重力异常与大地构造的关系探讨
• 第三章 中国及邻区地壳上地幔密度分布
• 3.1 地球内部正常密度分布
• 3.1.1 世界大地坐标系（WGS）及其基本常数
• 3.1.2 地球内部物质的引力位
• 3.1.3 旋转水准椭球内部密度模型的建立
• 3.2 地球及其形状的非对称性
• 3.3 中国及邻区地壳上地幔密度分布
• 3.3.1 反演方法
• 3.3.2 密度异常分布特征及结果分析
• 第四章 中国及邻区构造应力场
• 4.1 重力反演地壳上地幔构造应力场
• 4.1.1 均衡异常及应力场的计算
• 4.1.2 计算结果的解释
• 4.1.3 几个有关问题
• 4.2 地幔对流应力场
• 4.3 讨论
• 第五章 中国及邻区的地球深部结构及地球动力学
• 5.1 均衡重力大地水准面滤波
• 5.2 大地水准面异常反演莫霍面起伏
• 5.3 中国大陆及海域地球深部结构特征分析
• 第六章 结束语
• 6.1 主要结论
• 6.1.1 均衡重力大地水准面的频谱特性
• 6.1.2 地球内部正常密度分布和地球形状的非对称
• 6.1.3 中国及邻区构造应力场
• 6.1.4 中国及邻区的地球深部结构及地球动力学
• 6.2 存在的问题及进一步工作设想
• 参考文献
• 个人简历
• 博士后期间发表论文
• 致谢