地壳运动引起的重力场变化特征

【摘要】： 地壳的运动和变形引起的重力场时空变化是卫星重力测量的目标之一,同时对地壳运动模型的研究也是地学上的热点之一。在此基础上,以重力场变化为纽带,将卫星重力与地壳运动模型结合起来,研究地壳运动引起的区域重力场变化成为一种新的探索。 1、介绍了卫星重力探测技术的发展及其在地学中的应用,并对国内外与重力测量有关的地壳变形模型的研究概况进行了总体上的阐述。 2、系统的介绍了GRACE卫星计划及主要的重力场模型、GRACE数据计算区域重力场变化的基本原理。在深刻掌握这些基本原理的基础上,主要在重力场模型精度计算、Legendre函数计算、以及高斯平滑计算上做了一些研究工作,并计算了GRACE卫星09-02s不同阶次地球重力场变化。 3、推导了直立长方体重力异常公式,建立了直立长方体重力异常计算模型。根据该模型分别进行了单个块体在发生伸缩运动、平移运动后引起的重力异常变化的数值模拟,并分析了单个块体在发生这些运动后,重力异常变化的一些特征。最后对直立长方体模型做了进一步的扩展,使其形成多单元块体组合的模型。 4、详细的参考了中国西部地区的地质构造背景及主要构造运动特征,并用GRACE卫星观测数据计算了西部地区(2009-2004)年120阶(GSM)的重力异常变化。最后运用已有的GPS观测资料,分别在不考虑地形变化和考虑地形变化两种情况下,模拟计算了中国西部地区在印度板块作用下的水平运动过程引起的地球外部重力场变化的分布,并结合地质资料将其与卫星重力观测结果进行对比,分析了中国西部地区重力场变化特征,以及造成这两种计算结果差异的因素。