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多卫星测高数据应用于海底构造动力研究——以中国边缘海及邻区为例

高金耀  
【摘要】: 论文系统、深入地探讨了多卫星测高数据的误差分析处理、地球重力场推 算及地球物理解释方面的原理和方法,形成了一套较完整的卫星测高数据分析、 处理、解释方法,并在计算机上编程实现,应用于中国边缘海及邻区的0—45°N、 100—150°E范围内的Geosat ERM、ERS-1/2和Topex/Poseidon测高数据处理, 提供的4'×4'网格间距的大地水准面及残差、重力异常、布格/格莱尼/均衡大地 水准面及重力异常、海底地形、Moho面埋深、大/中/小尺度地幔流应力场,分 层次、多尺度地展示了研究区丰富的海底构造动力信息。论文的研究要点归纳 如下: 通过解剖ERS-1/2测高数据结构,并在对Geosat的单星交叠差调差的基础 上,实现ERS-1/2相对于T/P的双星交叠差调差,重点利用ERS-1两个168天 长周期的分辨率优势;实现适合研究区的平均海平面的海面地形改正;实现无 共线平均的所有海面高数据的权重配赋网格插值,在反推重力异常的垂线偏差 计算中,共线平均推迟到对轨迹向海面高斜率和角度来作;在推算重力异常、 海底地形和Moho面埋深中,均采用参考模型的“移去—恢复”处理技术,实 现简化运算的滑动窗口FFT,有效发挥了测高数据的精度和分辨率优势。展示 大地水准面在深部构造动力研究方面的优势,实现大地水准面(位)及重力异 常的全球性地形/均衡改正、小尺度地幔流应力场推算。引入地幔流位场概念, 使地幔流应力场推算与垂线偏差计算获得统一而简化。 由获得的各级测高数据数字模型,刻画研究区沟—弧—盆系的构造动力格 局和特征,分辨出地形上难以确定的不同于一般海岭的扩张脊构造特征、沟弧 构造形迹和各段沟弧系俯冲作用及反向挤压强度的差异等。反映欧亚板块东南 向蠕散、太平洋板块北西向扩张的大尺度地幔流应力场,展现出北端左旋压扭、 南端右旋压扭和中间滑移的哑铃状构造动力格局,南强北弱的能量汇聚与印度 洋板块北向推挤有关。中尺度和大尺度地幔流应力场的共同作用,可以解释日 本海盆北西向和南海海盆东南向的不对称扩张特性,及各段沟弧系的构造活动 差异。南海海盆往东强度变大和年代趋新的构造活动特征,冲绳海槽和马里亚 纳海槽的地幔流作用方式,体现了海盆及海槽演化的地球动力学过程及特点。


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