《地壳弹塑性形变反演模型及应用》以地壳岩石圈界定为具有连续弹塑性介质性质的运动形变场为基础,研究了地壳形变建模和分析方法:通过对地壳运动板内形变的数学描述机制,提出了半参数和*小二乘配置两种地壳弹塑性形变反演分析模型;利用地震矩张量和卫星定位两类数据进行地形变分析的融合分析方法;联合反演相对权比进行约束反演;对环渤海区域地壳进行形变分析;对中国大陆各亚板块及主要块体形变模式进行联合反演。
《地壳弹塑性形变反演模型及应用》可供地学相关领域的本科生、研究生和学者参考。
长期以来,为有效预报和降低地震等各种地质灾害带给人类的巨大伤害,科技工作者对地球深部的各种动力学过程的发生和演变机制做了大量研究。力是很难直接测定的,地壳变形与破裂是地球内部动力过程最直接、最基础的力学输出信号,其中包含着地壳内部圈层对各种动力作用的响应过程信息,可对地壳或地幔的流变性质提供外部的几何学和运动学约束。目前,地球物理探测还不能很好地描述地球深部的精细结构,而地表形变是这些结构参数的函数,因此,利用地表形变与地球内部结构参数的关系,建立地壳形变模型并通过反演分析揭示地球动力过程的发生和演化规律就成为地球动力学的重要课题之一。现代空间大地测量技术几乎可以在任意时空域内监测和捕捉区域地表微动态变化,这使得大地测量技术比以往任何技术研究地壳运动都更具优势。近20年来,在世界范围内,以“动力大地测量学”“地形变大地测量学”“地球物理大地测量学”“构造形变大地测量学”“地震大地测量学”等命名的学科术语在学界频频出现,这说明大地测量学参与地壳运动和地球动力学研究已成为当前地球科学中的活跃研究领域。事实上,国际大地测量学和地球物理学联合会(International Union of Geodesy and Geophysics,IU-GG)认为,大地测量学已发展成一门基础性地学学科,它有能力对全球板块运动、构造应力场、地球内部密度分布、极移、地球动力学机制等诸多课题及领域进行研究,并且实现与这些领域的深层交叉与融合。
本书正是基于以上背景,在前人研究基础上,总结了以往大地测量技术在地壳形变研究领域所取得的主要成就和研究进展,着重研究了如何利用大地测量观测资料建立地壳运动一形变的反演分析模型,提出了几种能够顾及板内形变的地壳弹塑性形变反演分析模型,并对中国大陆主要块体及环渤海区域进行应用研究。
由于地学问题的复杂性,作者对所研究的问题仅做了一部分研究工作,希望能起到抛砖引玉的作用,作者将感到不胜欣慰。
本书由贵州大学张俊执笔撰写完成,全文由山东科技大学独知行教授审阅并定稿,在撰写过程中得到了山东科技大学于胜文教授、刘国林教授、郭金运教授及解放军信息工程大学柴洪洲教授的指导与帮助,中国测绘科学研究院章传银研究员为本书提供了环渤海区域GPS监测速度场数据,在此一并表示感谢!同时还要感谢本书参考文献所列出的全部作者以及为地球科学研究做出贡献的所有工作者,向他们表示致敬!此书可作为相关领域的本科生、研究生和学者阅读参考。
由于作者水平有限,书中不妥之处在所难免,敬请各位读者和专家批评指正!
第1章 绪论
§1.1 地球动力学、动态大地测量学和地形变大地测量学
§1.2 地壳运动及其形变分析方法和技术
§1.3 现今地壳运动的大地测量研究进展
§1.4 本书主要研究内容
第2章 刚体地壳运动模型及其参考框架
§2.1 地壳运动模型的建立、评价和检验
§2.2 刚性地壳运动的数学模型
§2.3 地壳运动的参考框架
§2.4 地壳运动的地球物理模型和大地测量模型
第3章 大地测量反演与地壳运动
§3.1 反演问题的一般概念
§3.2 大地测量反演学科的形成与发展
§3.3 大地测量反演的技术特点
§3.4 大地测量反演研究进展和取得的成果
§3.5 大地测量反演的数学方法
第4章 两种地壳刚性—弹塑性形变反演分析模型
§4.1 地壳弹性运动理论的提出
§4.2 块体的整体旋转与均匀应变模型
§4.3 块体的整体旋转与线性应变模型
§4,4块体的弹塑性运动模型的检验
第5章 基于最小二乘配置的地壳弹塑性形变反演模型
§5.1 最小二乘配置原理
§5.2 地壳形变分析的最小二乘配置模型
§5.3 形变分析的方差一协方差函数
第6章 基于半参数的地壳弹塑性形变反演分析模型
§6.1 半参数模型及其补偿最小二乘估计
§6.2 赋相对权比的半参数模型优化求解方法
§6.3 半参数模型解的统计性质
§6.4 正则矩阵与正则参数的确定
§6.5 地壳弹塑性形变的半参数模型
第7章 环渤海区域地壳弹塑性形变反演模型及应用
§7.1 利用GPS资料建立环渤海区域地壳弹塑性形变反演模型
§7.2 环渤海区域地壳形变分析模型的讨论
第8章 中国大陆主要块体的运动及形变模式反演
§8.1 联合反演模型中相对权比的确定方法
§8.2 利用GPS和地震矩张量资料联合反演中国大陆主要块体现今运动状态
第9章 结束语及展望
参考文献
附录