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2024年5月3日发(作者:)

第35卷第4期 

大地测量与地球动力学 

Vo1.35 No.4 

2015年8月 

Journal of Geodesy and Geodynamics 

Aug.,2015 

文章编号:1671—5942(2015)04—0621—06 

全球地壳模型CRUST1.0在青藏高原 

东南部的重力检核 

王嘉沛 申重阳 玄松柏 

1 中国地震局地震研究所(地震大地测量重点实验室),武汉市洪山侧路40号,430071 

2 中国地震局地壳应力研究所武汉科技创新基地,武汉市洪山侧路40号,430071 

摘要:利用全球地壳模型CRUST1.0提供的地壳密度、厚度等分层信息,计算青藏高原东南部地壳各分层 

引起的重力异常,并累加获取总体布格重力异常,最后与利用全球重力场模型EGM2008获得的布格重力异 

常进行对比。结果表明,两种模型在大部分区域基本一致,布格重力异常变化在一600~2O mGal之间,少数 

地区存在较大的差距,说明CRUST1.0模型的精度还有待提高。 

关键词:CRUST1.0;分层信息;布格重力异常;重力检核;青藏高原东南部 

中图分类号:P315.7 文献标识码:A 

地球结构模型由PREM(preliminary refer— 

ence earth mode1)_1 向地壳精细结构发展,形成 

1 CRUST1.0模型 

CRUST5.1l2 、CRUST2.0 L 、CRUST1.0[ 。很 

通过CRUST1.0模型提供的地球内部分层 

多学者对地球内部结构进行过研究。王椿镛 利 结构信息 提取关于布格重力异常计算所需要的 

用地震台网信息研究川滇地区地壳上地幔三维速 

该区域厚度和密度统计情况(表1)。CRUST1.0 

度结构,方剑[6 利用波速与重力资料反演中国大 模型在全球范围将地壳结构划分为8层1。×1。的 

陆及邻区岩石层的三维密度结构,ArtemievaE 构 

网格,即冰层、水层、上沉积层、中沉积层、下沉积 

建了一个新的全球热模型,Pasyanos[8 利用面波 

层、上地壳、中地壳和下地壳。参考全球相似地质 

速度数据建立了一个包括地壳、上地幔的岩石圈 

和板块的平均数据,以及可用的测量数据,推测出 

模型。随着地球物理场观测技术的不断发展,数 

有限地区的地壳类型。该模型包含全球范围内上 

据精度和分辨率也随之提高。研究表明, 

述分层中1。×1。精度下参考平均海平面的深度, 

EGM2008_g。。。精度在中国大陆大部分地区可以 

同时也给出了每层的纵波、横波和密度数值,形成 

达到10 mGalE“ 。 

包含16 200个元素的格网数据。 

全球地壳模型CRUST1.0包含丰富的地球 

表1 CRUST1.0模型给出的地壳各圈层密度与厚度统计 

内部信息。由于该模型的数据主要来自于地震波 

Tab.1 Statistical tables of circle density and thickness 

速,其他参数则根据转换公式获取,与实际情况有 

in earth’S crust from CRUST1.0 

定的差距。虽然该模型覆盖陆地、海洋等全球 

区域,但在数据较为缺乏的地方精度则较差。本 

文基于CRUST1.0全球地壳模型和GTOPO30 

地形数据L1引,以地壳内部运动重点区域的青藏高 

原东南部_l ]为例,计算其布格重力异常,并与 

EGM2008模型的结果进行对比,进一步评估 

CRUST1.0全球地壳模型在实测数据处理中的 

从表1可看出,每层的密度和厚度存在一定 

适用性或可靠性。 

的差异,尤其是沉积层和地壳之间区别明显,且在 

收稿日期:2014—1卜11 

项目来源:中国地震局重大行业专项(201308011);国家973计划(2013CB733304,2O13CB7333O5)。 

第一作者简介:王嘉沛,硕士生,主要从事重力与地壳运动观测研究,E-mail:wang—jia—pei@163.corn。 

通讯作者:申重阳,研究员,主要从事地球重力学、深部结构与地壳运动观测研究,E—mail:scy907@163.com。 

第35卷第4期 王嘉沛等:全球地壳模型CRUST1.0在青藏高原东南部的重力检核 623 

以同样的方法划分成0.5。×0.5。的小长方块体, 

长方体的上顶边界为所取的该地区平均地壳深 

度,下底边界为观测点所对应的莫霍面深度,长方 

体的密度为地壳平均密度2.67 g/cm。与上地幔 

平均密度3.27 g/cm。之差。利用以上几个参数 

与式(1)即可计算该剩余密度对观测点所产生的 

重力异常值Ag 。 

2.2结果与分析 

利用CRUST1.0模型的地壳密度和厚度结 

构计算青藏高原东南部各层重力异常值以及整体 

的布格重力异常,结果如图2所示,其统计信息见 

表2。 

表2 CRUST1.0各层引起重力异常统计/mGal 

Tab.2 Statistical tables of gravity anomalyby each 

layers of crust from CRUST1.0/mGai 

沉积层引起的重力异常(图2(a))在一7O~ 

107 mGal之间,在四川盆地为正异常(50 mGal 

左右),其周边的龙门山断裂西南、鲜水河一则木 

河一小江断裂一线零散分布着负异常(一100 mGal 

左右)。上地壳平均厚度(19 km)引起的重力异 

常(图2(b))在2~73 mGal之间,研究区域整体 

处于正异常状态(50 mGal左右),在青藏高原东 

缘零散分布着高的正异常(90 mGal左右)。中地 

壳引起的重力异常(图2(c))在29~87 mGal之 

间,在青藏高原东南部末端的川滇块体北部地区 

存在高的正异常(100 mGal左右),向四周逐渐降 

低。下地壳的平均密度(2.92 g/cm。)最大,引起 

的重力异常(图2(d))在60~113 mGal之间,鲜 

水河断裂北端的正异常最大(150 mGal左右)。 

莫霍面起伏引起的重力异常(图2(e))的变化范 

围在…800 170 mGal之间,整个研究区域均 

处于负异常状态,在青藏高原东缘达到最大值 

(一750 reGal左右),而龙门山断裂则分布着 

500 mGal左右的异常。 

上述各层异常结果相加(图2(f))显示,南北 

地震带南段的布格重力异常呈南高北低的整体特 

征,整体在一600 ̄20 mGal之间。在青藏高原东 

缘(一500 reGal左右)及其向东南方向平移处 

(一300 mGal左右)分布着负异常,而四川盆地及 

云南西南部的印支块体分布着正异常(10 mGal 

左右)。 

将计算结果与EGM2008模型计算的重力异 

常进行比较。EGM2008计算布格重力异常的结 

果来自于BGI。如图3所示,两种模型下的布格 

重力异常分布趋势基本一致,说明CRUST1.0的 

密度结构模型基本适用,但差异非常明显,可能受 

限于模型的分辨能力和精度。其差异表现在: 

1)差异较大地区主要存在于云南西南部的印 

支块体(100 mGal左右),还有零散存在于龙门山 

断裂带两侧(60 mGal左右)。 

2)从差异值的数据统计可以看出,大于100 

mGal或者小于一100 mGal的数据比例为 

0.41 ,大于50 mGal或小于一50mGa的数据比 

例为83.95 。 

在CRUST1.0模型中,通过提取差距较大的 

云南西南部印支块体的地壳分层密度和莫霍面深 

度,与该地区实测资料进行对比分析。该地区地壳 

各层实测密度通过地震测深给出的P波波速,利用 

密度与P波波速的转换关系L2。 进行计算(表3)。 

表3 CRUST1.0模型中地壳各层平均密度及莫霍面 

平均深度与其他实测资料对比 

Tab.3 Slicing density and moho depth between 

CRUST1.0 and other metric data in the region 

上地壳 中地壳 下地壳 莫霍面 

/g・cm一。/g・am。/g・am一 /kin 

CRUST1.0模型[。] 

2.809 

3.07 

张智[24] 

2.668 3.041 

Zhang[。 ] 

2.809 3.099 

张中杰[ ] 

2.612 

3.012 

Li[27] 

2.78 3.041 

马宏生[ ] 

2.612 2.954 

从表3可看出,在云南西南部印支块体区域, 

该模型的地壳分层密度及莫霍面深度与实测资料 

有一定的差距,不能完全真实地反映该区域的实际 

地下结构。对比地壳各层的平均密度,CRUST1.0 

模型比实测数据相对较大,会造成正的重力异常 

并层层累加。在表3最后一列,该模型提供的平 

均莫霍面深度比实测数据小,利用无限平板模型 

的重力异常公式L1 计算,会造成该区域100 

mGal左右的误差。 

表3中的差异是造成图3(b)中重力异常差 

异大的主要原因。另一方面,由于缺乏地面重力 

观测结果支持,导致EGM2008模型存在一定的 

系统偏差口 ,从而在个别区域会形成零散的异常 

值。从地质学角度分析,在四川盆地边缘,由于次 

生板块边界的影响,地形起伏较大,对该模型的数 

据精度有较大影响,导致其结果精度较低。 

626 大地测量与地球动力学 2015年8月 

(4):1 298 1 306(Yang Jinyu,Zhang Xunhua,Zhang Feif— 

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ty of Geosciences,2008,33(5):59卜602) 

Gravity Checking on the CRUST1.0 Model in the 

Southeastern Tibetan Plateau 

WANG Jiapei , SHEN Chongyang , XUAN Songbai , 

1 Key Laboratory of Earthquake Geodesy,Institute of Seismology,CEA,40 Hongshance Road,Wuhan 430071,China 

2 Wuhan Base of Institute of Crustal Dynamics,CEA,40 Hongshance Road,Wuhan 43007 1,China 

Abstract:This paper proposes a calculation method of the Bouguer gravity anomaly with stratification 

information of the CRUST1.0 mode1 in the region of southeastern Tibetan plateau and compares it 

with the EGM2008 mode1.The results shows that in most places there is a little difference between 

the two,and that the Bouguer gravity anomaly ranged from一600 mGal to 20 mGa1.The study illus— 

trates that the precision of the model still needs to be improved. 

Key words:CRUST1.0;slicing data;Bouguer anomaly;gravity checking;southeastern of Tibetan plateau 

本文标签: 地壳重力模型密度