文中推导并给出了基于非格网分布的起伏面扰动重力或重力异常解算区域扰动重力梯度场模型的数值计算公式。基于澳大利亚West Arnhem Land地区的格网重力数据, 以频谱域(二维快速傅里叶变换)解算的扰动重力梯度全张量作为“基准值”, 然后利用基于推导公式的最小二乘配置方法(LSC)对相同区域非规则范围的重力数据进行扰动重力梯度模型解算, 将结果作为“评估值”。对比“基准值”与“评估值”之差, 研究发现: 1)基于推导公式的最小二乘配置方法解算得到的扰动重力梯度值与频谱域方法得到扰动梯度“基准值”各分量在空间形变变化上是一致的; 2)统计扰动重力梯度各分量的差值 \mathrm{\Delta } \delta {\mathrm{\Gamma }}_{\mathrm{x}\mathrm{x}}^{\mathrm{f}\mathrm{f}\mathrm{t}-\mathrm{l}\mathrm{s}\mathrm{c}} 、 \mathrm{\Delta } \delta {\mathrm{\Gamma }}_{\mathrm{x}\mathrm{y}}^{\mathrm{f}\mathrm{f}\mathrm{t}-\mathrm{l}\mathrm{s}\mathrm{c}} 、 \mathrm{\Delta } \delta {\mathrm{\Gamma }}_{\mathrm{x}\mathrm{z}}^{\mathrm{f}\mathrm{f}\mathrm{t}-\mathrm{l}\mathrm{s}\mathrm{c}} 、 \mathrm{\Delta } \delta {\mathrm{\Gamma }}_{\mathrm{y}\mathrm{y}}^{\mathrm{f}\mathrm{f}\mathrm{t}-\mathrm{l}\mathrm{s}\mathrm{c}} 、 \mathrm{\Delta } \delta {\mathrm{\Gamma }}_{\mathrm{y}\mathrm{z}}^{\mathrm{f}\mathrm{f}\mathrm{t}-\mathrm{l}\mathrm{s}\mathrm{c}} \mathrm{和} \mathrm{\Delta } {\mathrm{\Gamma }}_{\mathrm{z}\mathrm{z}}^{\mathrm{f}\mathrm{f}\mathrm{t}-\mathrm{l}\mathrm{s}\mathrm{c}} , “基准值”与“评估值”差值的标准差分别为5.54E、 5.30E、 1.85E、 6.55E、 2.09E和9.67E(1E=1×10^-9s^-2), 远低于国际上实测重力梯度与解算模型差值的研究结果。最后, 基于云南地区实测地表差分重力值, 文中首次给出了该区域半波长约20km的重力梯度场年际变化模型。文中的思路和方法提高了广泛分布的重力数据(主要为重力异常和扰动重力)的使用效率, 可为地球物理学、 地质学研究更好地理解和解释重力数据、 重力梯度数据及其与场源的关系提供数据基础。

地表地质调查与深部地球物理探测结果表明, 红河断裂带北、 中段地壳结构与变形具有显著的横向差异性。为检测其地壳现今深部物质迁移和变形特征, 文中利用红河断裂带北、 中段2013—2019年3条流动重力剖面的观测资料, 经分析和去除地表垂直运动、 地表水循环、 剥蚀和冰川均衡调整引起的重力效应, 获取了地壳深部物质迁移引起的趋势性重力变化信息。结果表明, 红河断裂带近期的重力动态变化具有分段性特征: 北段、 中段和中南段剖面的平均变化率为(-0.39±1.30)μGal/a、 (0.16±1.57)μGal/a和(0.29±1.25)μGal/a, 北段剖面以红河断裂为界, NE侧呈负变化、 SW侧呈正变化, SW侧相对NE侧以(3.1±0.55)μGal/a·100km的重力变化率增加, 反映出青藏高原物质东流背景下深部物质跨越红河断裂带后受澜沧江刚性块体阻挡、 质量不断累积的特征; 中段剖面断裂带区域的重力变化率比两侧低, 体现了红河断裂的深部控制作用; 中南段剖面的重力整体呈正变化, 反映了印支、 华南块体与川滇菱形地块间相互侧向挤压、 深部物质累积的性质。基于重力变化反演的莫霍面变形结果表明: 近期红河断裂带的莫霍面平均以0.54cm/a的速率持续隆升, 北段、 中段和中南段的平均变形速率为-0.06cm/a、 1.36cm/a、 0.32cm/a, 在一定程度上反映出区域非均衡构造运动作用; 北段莫霍面自东向西由下沉逐渐转为隆升; 中段东侧隆升、 西侧下沉; 中南段变形速率低且两侧差异小; 红河断裂带区域的变形速率明显低于两侧地块, 体现了其对地壳深部变形较强的边界控制作用。文中的研究结果可为青藏高原东南缘断裂活动性研究提供新的约束。

同震重力变化可为位错模型的检验和约束提供新数据。 文中利用指数函数和阶跃函数法分析了玛多M_S7.4地震震中距≤800km的5个重力台的同震重力信号。 结果显示: 观测和位错模型模拟结果的方向一致性好, 只是量级存在差异。 通过对同震重力变化精度的讨论, 同震重力变化和GNSS垂直位移的比较, 九寨沟M_S7.0、 玛多M_S7.4同震重力变化空间分布的分析, 以及漾濞M_S6.4地震对同震重力变化影响的改正, 分析认为: 震中距为175km的玛沁台记录到(2.9~4.0)×10^-8m·s^-2 的同震重力变化; 震中距为763km的中甸台在改正了漾濞地震的影响后记录到1.09×10^-8m·s^-2 的同震重力变化; 松潘台记录的9.1×10^-8m·s^-2 的重力变化信号中应包含其他因素的影响; 林芝台的负变化规律和位错模型模拟结果方向一致。 综合文中的观测结果认为, 玛多M_S7.4地震能够在175~800km的远场范围内产生约(0.5~4.0)×10^-8m·s^-2 的同震重力变化信号。 该结果可为未来中强地震远场产生的同震重力变化量级的判定提供参考。

基于星载合成孔径雷达差分干涉测量技术(D-InSAR),利用7个条带共112景日本ALOS/PALSAR raw格式雷达数据,采用两通差分干涉处理模式,获取了2008年5月12日汶川M_S8.0地震发震断层周围约450km×500km区域的同震形变干涉纹图。通过对干涉纹图的定性分析,确定了非相干带的分布范围,据此对相位连续条带和相位不连续条带采用不同的相位解缠方案,实现了7个条带的成功解缠,获得了数值化的干涉形变场图像,并通过形变等值线和跨断层形变剖面线等方法对干涉形变场的空间分布和演化特征进行了分析。结果表明:汶川地震造成的地表形变场沿映秀-北川断裂带分布,形变范围很大,但主要集中在发震断层南北两侧各约100km的近场区。其中断层附近由西向东宽约30~15km,长约250km的区域为非相干带,是本次地震中变形最强烈并伴有地表破裂发生的区域,其形变梯度已超出InSAR测度能力。在非相干带两侧宽度各约70km,具有清晰可辨连续完整并向发震断层收敛的包络状干涉条纹区域是次一级形变区,距离发震断层越近,形变梯度和幅度越大,其视线向位移为北盘沉降,南盘抬升。相对于数据条带南北边缘,北盘最大累积沉降量约-110~-120cm,出现于汶川和茂县东北,在理县南震中附近也有一大面积沉降区,沉降位移约为-55~-60cm。南盘最大累积抬升量约120~130cm,出现在映秀西侧震中区,都江堰北及北川附近。南北盘之间的相对最大形变量约240cm,出现在映秀西侧震中附近及都江堰北。在发震断层两侧距非相干带各约70km以外的远场区,干涉条纹稀少,形变量很小,仅在±10cm以下。跨断层形变剖面表明,断层附近及其上盘形变梯度差异大,变形非均匀性突出,而下盘形变过程相对平稳。这些形变差异反映了断层活动的非均匀性及逆断层变形的复杂性。分析认为汶川地震发震断层的运动模式是上下盘相对逆冲运动。