重力场动态变化与汶川MS8.0地震孕育过程

基于中国大陆1998～2007年(复测周期2～3年)流动重力观测数据,结合GPS、水准观测成果和区域地质构造动力环境,分析研究了汶川8.0级地震区域重力场动态变化演化特征和孕震机理.结果表明:区域重力场动态演化大体反映了青藏高原物质东流的动态效应和汶川大震孕育的中长期(2～10年)信息;汶川大震孕育的显著重力标志为震中西南持续多年的正重力变化(上升)和出现较大规模的重力变化梯级带,前者有利于地震能量的不断积累,后者有利于地震剪切破裂的发生;与地震孕育相关重力场变化总体呈增大-加速增大-减速增大-发震的过程;8年累积重力变化幅差最大约200×10-8m·s-2;2001年昆仑山口8.1级地震孕育发生和震后恢复调整,对区域重力场动态变化和汶川大震的孕育发展具有重要影响;松潘-甘孜块体一般呈现负重力变化,可能反映深部壳幔局部上隆、壳内温度较高而膨胀,有利于逆冲或推覆体运动的形成和大震的发生.     

汶川M_S8.0地震前后的重力场动态变化

利用国家重大科学工程"中国地壳运动观测网络"1998—2008年绝对重力和相对重力的观测资料,获得了南北地震带地区的重力场及其动态变化,从动态的观点研究了2008年5月12日汶川8.0级地震前后区域重力场演化特征及其与地震活动的关系.重力场变化既具有时-空分布的不均匀性,同时又具有与活动断裂构造密切相关和与地震孕育发展有着内在联系.重力场动态变化图象较清晰地反映了汶川大地震孕育、发生过程中出现的重力前兆信息.     

2012年宁蒗—盐源5.7级地震前的重力变化

利用2010年7月~2012年3月四川省和云南省的流动重力观测数据,对2012年6月24日宁蒗—盐源5.7级地震孕育和发生过程中的重力场动态演化情况进行分析。结果显示:地震孕育阶段震中区域重力场出现大面积的重力正值变化高值异常区域,并形成密集的正值变化梯度带;震前震中区域呈重力正变化低值状态,处于重力变化0值线附近且等值线稀疏;震前与发震有关的断裂带的跨断层重力测段段差值变化明显。     

基于GRACE卫星和地表流动重力的汶川MS 8.0地震前重力时空变化

利用GRACE卫星重力场模型和地表流动重力观测资料,计算2008年汶川M_S 8.0地震发生前6年的重力变化,对卫星和流动重力段差结果与卫星重力反映的重力场动态变化特征进行研究,结果表明：①GRACE卫星重力段差受滤波半径影响显著,与地表流动重力观测结果相比,在重力变化数值上差异较大,在变化率上较为一致;②在汶川地震孕育阶段,川滇地区重力等值线呈“增大—减速增大—减小”的特征,震前2年形成近似垂直于龙门山断裂带的重力变化梯度带。     

基于卫星重力的青藏高原东缘多尺度时变重力场研究

利用经过去相关滤波处理的GRACE时变重力场模型获得了青藏高原东缘2003—2012年的卫星年重力变化图像,并针对该区域近年发生的三次特大地震,结合震前及震后月重力场变化图像,分析与强震有关的卫星重力场变化特征。从区域年重力变化图像可以看出,三次大震均发生在年重力变化较低的时段内,震前小幅值变化可能是地震发生的中短期前兆;从汶川地震和玉树地震发生前后的月重力场变化图像可以发现,发震前后断层附近的重力变化模式发生变化,这可能印证了震后位场变化恢复理论;从汶川地震前后的龙门山断层附近点上的周重力变化趋势可以明显发现,汶川地震发生（第20周）后近9周的时间,断层东西侧呈现了相反的重力变化特征,这可能是对震后壳幔物质调整过程的反映。     

2013 年芦山7.0 级地震前后重力场变化特征

利用四川地区2010 ～ 2013 年流动重力观测数据作出的重力场动态变化图像和重力段差时序变化图像,对芦山7. 0 级地震前后的重力场动态演化特征进行了研究,结果表明:震前重力场经历了约3 年的重力增大和约1 年的减小变化,重力变化呈“上升→加速上升→减速上升→加速下降→减速下降”特征; 芦山地震发生在重力场变化由下降转为上升的回调过程中;震后重力场变化以较快的速度恢复到接近震前状况,并出现重力正值变化异常区域;临震前震中区域重力场变化数值较小,构造带活动速度变慢。     

大同6.1级地震前后首都圈重力场动态变化图像

采用具有绝对测量结果的时间基准,对1986 ～1996年首都圈重力网的观测资料进行动态变化计算,给出大同6.1级地震孕育过程中首都圈重力场演化图像.结果显示,大同6.1级地震孕育的显著特征为持续3年的正重力变化,与该地震孕育有关的重力场变化呈上升—加速上升—下降的状态,与唐山地震孕育过程的重力场变化特征相似.     

2021年漾濞MS6.4地震前后重力场动态特征分析

基于2015年以来南北地震带南段相对重力和绝对重力观测资料,系统分析了区域重力场动态变化及其与2021年5月21日漾濞M_S6.4地震的关系.结果表明:(1)区域重力场变化与维西—乔后断裂关系密切,反映了2015—2021年期间该断裂活动引起了地表重力场变化;(2)与漾濞地震孕育有关的重力场经历了“弱变化—区域性异常—局部异常—四象限分布异常—大范围的正异常—反向变化发震”的演化过程;(3)重力场累积变化和差分变化图像均反映出漾濞震前两年出现显著的重力异常变化,地震发生在重力变化梯度带、四象限中心和零等值线拐弯附近;(4)重力场动态演化图像较好地反映了漾濞M_S6.4地震孕育发生过程中出现的中期前兆现象,并基于该现象在漾濞M_S6.4地震前作过一定程度的中期预测,尤其是强震地点判定.     

2014年景谷6.6级地震前重力场异常特征研究

地震的孕育发生过程伴随着构造运动、物质迁移和密度变化,将引起地球重力场变化,流动重力重复观测有可能捕捉到与地震孕育有关的前兆信息,从而为中短期地震预测提供重要依据。对云南地区流动重力观测资料进行整体计算分析,研究了2014年10月7日云南景谷6.6级地震前区域重力场动态演化特征,并利用小波多尺度分解技术对布格重力异常和区域重力场动态变化进行分解,并选取合适的小波基分离得到不同深度场源特征的地壳介质横向不均匀性。结果表明,EGM2008布格重力异常数据和实测重力数据的小波多尺度结果较为一致。对比分析发现,此次景谷地震发生在区域重力场负异常的边缘,由负向正变化的高梯度带附近。基于小波多尺度分解的重力场图像能较清晰地反映2014年景谷6.6级地震孕育、发生过程中震中区域深部物质密度变化引起的异常,为地球构造运动及孕震机理研究提供一定参考。     

青藏块体东北缘重力场演化与地震活动

通过对青藏块体东北缘重力观测资料进行整体平差计算，系统分析了1992～2001年重力场的时空动态演化特征及其与地震活动的关系. 结果表明:利用统一起算基准获得的青藏块体东北缘重力观测资料，较完整地反映了青藏块体东北缘孕震过程中出现的流动重力前兆信息. 在地震孕育发生阶段，重力场出现较大范围的区域性重力异常，并产生与地震孕育发生有关的局部重力异常区.重力场动态图象较清晰地反映了区域重力场的有序性演化与地震活动.      

宽带地震仪资料证实汶川大地震“震前重力扰动”

在武汉大地测量国家野外科学观测站LacosteET重力仪资料中发现汶川大地震"震前扰动"现象之后,又在全国数十个台站宽带地震仪资料中发现了汶川大地震的"震前扰动".和LacosteET重力仪观测到的"震前扰动"一样,宽带地震仪资料的"震前扰动"也是在震前两天开始并逐渐增大,一直持续到汶川大地震发生,信号周期也是4～8 s.     

汶川MS8.0级大震前后的水压致裂原地应力测量

在汶川M_S8.0级大震发生前一周,采用水压致裂技术在龙门山发震断裂带±400 m深度上测得的最大水平主应力值为21～22 MPa,与其附近下盘之差高达8～10 MPa.大震后的原地重复测量结果表明,发震断裂带上的最大、最小水平主应力值分别降低了29％和23％,而在下盘大震前后的地应力作用状况并无变化.测量结果分析表明,活动断裂带的地应力高值异常是圈定地震危险区的可靠依据,是强震孕育和发生的警示标志.     

2009年3月19日Mw7.6级汤加大地震的“震前扰动”现象

汶川大地震爆发后,作者在武汉大地测量国家野外科学观测站的重力仪资料中发现了震前约48小时的“重力扰动”现象、并在随后对全国数十个台站宽带地震仪资料的分析中得到了证实.2009年3月19日,太平洋岛国汤加海域爆发了M_w7.6级（里氏7.9级）大地震,宽带地震仪资料中再次出现了显著的、信号周期为4~8秒的“震前扰动”现象：从大地震前约16天的3月4日开始一直持续到地震发生.     

GRACE卫星观测到的与汶川Ms8.0地震有关的重力变化

利用GRACE卫星重力资料,计算了中国大陆及周边的卫星重力时变场和地表密度变化分布,获取了具有代表性的点位区域的每月重力变化时间序列.同时获得了WUSH、LHAS、KUNM、LUZH站相对于区域参考框架的GPS位移时间序列.卫星重力观测结果显示喜马拉雅弧形带的重力在2004年苏门答腊M_w9.3地震后快速下降, 2006~2008年尤为明显,西域地块西北边界带上震后重力下降也较为显著;而沿青藏高原北至东边界2007年出现明显的重力上升沿构造边界的弧形分布,且2008年南北地震带中南段重力上升变化显著.这些苏门答腊地震后的重力变化趋势到汶川地震发生后才开始改变.GPS位移结果显示四个台站均记录到苏门答腊大地震的同震信号,震后WUSH、LHAS、KUNM站水平位移向量出现明显的运动趋势改变,且一直持续到2008年汶川M_s8.0地震的发生.GRACE卫星揭示的青藏高原及周边地表质量的变化为解释汶川地震的动力机制提供了新的观测途径和资料.本文结合区域构造运动的特点和GPS位移,对GRACE观测的时变重力场特征及汶川地震的动力机制进行了初步解释和讨论.     

利用背景噪声互相关研究汶川地震震源区地震波速度变化

利用2007年3月至2009年3月四川数字地震台网的宽频带连续波形资料,通过计算地震背景噪声互相关提取台站对间的经验格林函数,在0.1～0.5 Hz频带下测量每天经验格林函数与参考经验格林函数的走时偏移,进而得到各台站对在该时段内的相对地震波速度变化.结果表明,2008年5月12日汶川M_s8.0级地震造成了震源区地震波速度的急剧降低,最大降幅达0.4%;大致以安县为界,余震带西南部地区在汶川主震后波速降即达到最大值,而东北部地区的最大波速降一般出现在主震后的1~4个月,相对地震波速度变化的这种分段特性与地震序列的时空分布特征有较好的对应关系;在震源区外围的四川盆地也观测到了震后波速降低,而川西高原内部则没有出现显著的波速变化.进一步的分析和计算结果表明主震的静态应力变化和强地面运动引起的地表破坏都不能很好地解释震后波速的急剧降低,地震导致的断层区内部结构破坏和周边介质应力状态改变可能是波速变化的主要原因.     

Gravity observations along the eastern margin of the Tibetan Plateau and an application to the Lushan M S7.0 earthquake

This paper introduces relative and absolute gravity change observations in the eastern portion of the Tibetan Plateau. We analyze and discuss a change that occurred in 2010 in the gravity along the eastern margin of the plateau and the relationship between this change and the 2013 Lushan M _S7.0 earthquake. Our results show that: (1) before the Lushan M _S7.0 earthquake, gravity anomalies along the eastern margin of the Tibetan Plateau changed drastically. The Lushan earthquake occurred at the bend of the high gradient zone of gravity variation along the southern edge of the Longmenshan fault zone. (2) The 2013 Lushan earthquake occurred less than 100 km away from the epicenter of the 2008 Wenchuan earthquake. Lushan and Wenchuan are located at the center of a four-quadrant section with different gravity anomalies, which may suggest that restoration after the Wenchuan earthquake may have played a role in causing the Lushan earthquake. (3) A medium-term prediction based on changes in gravity anomalies was made before the Lushan M _S7.0 earthquake, in particular, a prediction of epicenter location.     

Relation between the characteristics of strong earthquake activities in Chinese mainland and the Wenchuan earthquake

This paper studies the relations between the great Wenchuan earthquake and the active-quiet periodic characteristics of strong earthquakes, the rhythmic feature of great earthquakes, and the grouped spatial distribution of M_S8.0 earthquakes in Chinese mainland. We also studied the relation between the Wenchuan earthquake and the stepwise migration characteristics of M_S?≥7.0 earthquakes on the North-South seismic belt, the features of the energy releasing acceleration in the active crustal blocks related to the Wenchuan earthquake and the relation between the Wenchuan earthquake and the so called second-arc fault zone. The results can be summarized as follows: ① the occurrence of the Wenchuan earthquake was consistent with the activequiet periodic characteristics of strong earthquakes; ② its occurrence is consistent with the features of grouped occurrence of M_S8.0 earthquakes and follows the 25 years rhythm (each circulation experiences the same time) of great earthquakes; ③ the Wenchuan M_S8.0 earthquake follows the well known stepwise migration feature of strong earthquakes on the North-South seismic belt; ④ the location where the Wenchuan M_S8.0 earthquake took place has an obvious consistency with the temporal and spatial characteristic of grouped activity of M_S≥?7.0 strong earthquakes on the second-arc fault zone; ⑤ the second-arc fault zone is not only the lower boundary for earthquakes with more than 30 km focal depth, but also looks like a lower boundary for deep substance movement; and ⑥ there are obvious seismic accelerations nearby the Qaidam and Qiangtang active crustal blocks (the northern and southern neighbors of the Bayan Har active block, respectively), which agrees with the GPS observation data.     

汶川8.0级地震地表破裂带与岩性关系

2008年汶川8.0级地震沿龙门山断裂带内的映秀—北川断裂和灌县—安县断裂分别形成约230 km和70 km的地表破裂带.震后地质考察研究表明,伴随地震断层出露地表的滑动面大多沿炭质泥岩和煤层发育.与1∶5万区域地质图进行对照,显示映秀—北川地震破裂带的西南段（虹口—清平段）和灌县—安县地震地表破裂带的展布与龙门山地区上三叠统须家河组煤系地层的出露范围相一致.龙门山地区的上三叠统须家河组地层中的薄煤层、炭质泥岩层以及志留系、寒武系的炭质页岩层是易于产生滑动的柔性岩层,易形成滑脱面或成岩片夹于断层带中.汶川地震产生的复杂地表破裂带是龙门山逆冲推覆构造带沿地表构造层中夹有煤层等柔性岩层的断层产生B型滑动的结果.     

川滇地区重力场动态变化及其强震危险含义

基于川滇地区2011—2014年的重力复测资料,系统分析了区域重力场时-空动态变化及其与2012年云南彝良MS5.7、2013年四川芦山MS7.0、2014年云南鲁甸MS6.5和四川康定MS6.3地震发生的关系.结合GPS、水准观测成果和区域地质构造动力环境,进一步研究了区域重力场变化的时空分布特征及其机理,讨论了近期区域重力场动态变化的强震危险含义.结果表明:1重力变化与川滇地区断裂构造活动存在密切空间联系,重力变化较好地反映了伴随活动断层的物质迁移和构造变形引起的地表重力变化效应.2重力资料对测区内2012年以来发生的4次MS5.7以上强震均有较好反映,地震前震中区及其附近观测到明显的区域性重力异常及重力变化高梯度带,可能是地震孕育过程中观测到的重力前兆信息.3区域重力场动态演化大体反映了青藏高原物质东流的动态效应,龙门山断裂带地壳受挤压隆起、面压缩率和重力上升变化的特征最为显著.4重力场的空间分布及其随时间变化与地壳垂直与水平运动及地质构造活动等观测结果有一定的对应关系,强震易发生在重力变化四象限分布中心地带或正、负异常区过渡的高梯度带上,研究区的一些重力异常部位仍存在中-长期大震危险背景.