孕震过程中重力位、重力、重力梯度变化的数值模拟研究

简要介绍了为探索和解释地震前后重力变化的各种孕震模式,推导了由孕震引起的密度变化和位移与地面重力位、重力、重力梯度之间的变化关系。摸拟计算了孕震位移和密度变化引起的重力位、重力、重力梯度变化的空间分布并分析了重力位、重力、重力梯度变化的空间分布特征。与此同时,采用广义司托克斯云积分和有限差分方法对云南丽江7. 0级地震前重力位、重力、重力水平梯度进行了计算。结果表明,强震前重力位、重力、重力梯度有其自身的变化特征,这对预测强震有实际意义。     

2005-2008年北京地区典型重力变化跟踪与分析

自2006年起,北京地区一些流动重力测点测值在趋势变化的基础上加速变化,昌平和顺义等测点附近重力场非均匀性变化增强。以北京昌平重力观测点为中心增加2条重力剖面观测线,并进行3期观测,分析重力场演化特征,采用地下水重力效应经验公式、自由空气改正关系式,分别改正地下水位、地壳形变对重力典型变化点的影响。研究表明：重力变化是地下水位、地壳形变影响的结果,重力剖面观测区及附近重力变化比较平稳,变化均在误差范围内,排除该异常是地震前兆异常的可能。     

离散时变重力数据的可视化、指标量定义与解释

针对流动重力观测获得的数据成果特点,提出一种基于流动重力段差变化的时变重力数据可视化方法,并定义了两个指标量G值和C值,用以评价区域性重力场变化的显著性程度.在此基础上,应用该方法处理和分析了首都圈地区的流动重力数据.结果表明:与传统采用等值线方式来刻画时变重力场特征不同,该方法更能突出发生变化的重力测点位置、测量误差及其变化的显著性程度,可为研究与地震孕育、发生过程有关的重力场变化提供更多的定量依据.      

应用多种来源重力异常编制中国海陆及邻区空间重力异常图及重力场解读

本文通过分析陆地实测空间重力异常数据、海洋船载测量空间重力异常数据、卫星测高重力异常,布格重力异常数据、EGM2008地球重力模型数据等多种来源数据的性质和精度,并对相关数据进行对比,研究了编制1:500万中国海陆空间重力异常图的数据使用方案和技术方法.在地形较为平坦、实测数据分布均匀的陆区,使用实测数据,在地形复杂,实测数据稀少以及没有实测数据的陆区或岛屿,利用布格重力异常反推空间异常的方法合成平均空间重力数据,西藏地区的数据对比实验证明合成平均空间重力异常数据是一种有效的数据补充.利用三观测列方差分解法在南海地区对船载测量空间重力数据和美国SS系列及丹麦DNSC08GRA卫星重力数据进行了方差分解计算,结果表明不同来源的卫星测高重力数据具有很大的一致性,数据精度较以往有了很大的提高.海区空间重力数据使用原则是在船载重力测量数据校准下,全面使用卫星测高重力数据进行编图.海陆过渡区的异常处理应以EGM2008地球重力模型重力场为基准参考场,实现海陆异常平缓过渡,无缝连接.对中国海陆空间重力异常场进行了小波变换处理,对空间重力异常场进行了解读,勾画出三横四竖的一级重力梯级带及其所围限的8个一级重力异常区,并划分了二级重力异常区和梯级带,为块体构造学体系中大地构造格架的建立提供了地球物理证据.     

安庆5.2级地震震前区域重力场动态变化特征

根据安徽省及周边区域地震动态重力监测网2009-2010年期间的3期绝对重力和相对重力观测成果,给出了监测区域重力场动态变化图像,并以此为基础从场变化的角度分析了安庆地震震前区域重力场的动态变化特征.     

日本MW9.0地震震区及其周缘2002—2015年卫星重力变化时空特征

本文在考虑全球陆面数据同化系统陆地水储量变化影响后,利用2002年4月—2015年4月GRACE卫星RL05月重力场模型获取了2011年日本M_W9.0地震震中及其周边区域的重力场信息;然后给出了日本及其周边2003—2015年的年度累积重力变化和差分重力变化,并且利用经验正态函数方法深入分析了该地震过程中同震重力变化对区域重力场的贡献. 结果显示:日本M_W9.0地震前研究区域出现了幅值高达2×10-8 m/s2的异常重力变化,其同震效应的时间和空间特征均出现在第一模态,且同震重力变化和震后区域重力场变化特征显著,这充分表明该地震对区域重力场的影响显著.      

Gravity evolution and earthquake activities of the northeastern edge of Qinghai-Xizang block

Introduction Earthquake is closely tied up with gravity on the basis of crustal deformation and crustaldensity change. With the accumulation of stress around the epicenter, the spatial position ofground point and density crustal medium will change with strain during the seismogenic processof an earthquake. All these factors will bring about the change of gravity field. Since the Xingtaiearthquake in China in 1966, mobile gravity measurements in a large scale and the studies ongravity var…     

Analysis of Gravity Changes before and after the Akto MS6.7 Earthquake in 2016

This paper analyzes the characteristics of time sequence changes of gravity points near the epicenter, different changes of measuring lines and gravity changes of measuring areas in point-line-area manner respectively with the 5-period mobile gravity data through densified observation by the South Xinjiang Observation Network after the 2015-2016 Akto earthquake in Xinjiang. The gravity observation results before the earthquake indicate that the Wuqia-Bulungkol area near the epicenter presented the trend of gravity value increasing since 2015, but the gravity value decreased half a year before the earthquake, and witnessed a high gradient zone of gravity changes during some periods before the earthquake. The gravity observation results after the earthquake show that there is a trend of opposite changes in gravity difference on the northern and southern sides of Bulunkou, and good correspondence exists between the characteristics of gravity field changes near the epicenter before and after the earthquake and the geologic structure distribution in the area.     

多网重力数据联合平差和系统误差改正

华北地区现行的地震重力监测网由于独立联测, 自成体系, 绝对控制点较少, 获得的重力场动态变化图像在绝对控制较弱的地区会产生畸变, 也不能有效的消除仪器标定系统所引起的测量误差。 本文以华北大网作为控制网, 结合绝对重力点进行联合平差计算, 使各省区地震重力监测网平差精度提高了(0~4)×10^-8 m/s², 平差起算基准相统一, 绝对控制较弱的地区畸变减小。 采用相关系数检验法, 对华北地区各省区地震重力监测网2010年二期重力平差计算结果进行检验, 部分重力点位系统误差高达60×10^-8 m/s², 经过系统误差改正后, 重力场动态变化趋于一致。 经过各项改正后, 华北地区2010年重力场动态差分图像对地震前兆具有更好的反映。     

地震重力观测技术的新发展方向:绝对重力与重力梯度一体化观测

高精度绝对重力与重力梯度一体化和阵列式观测可有效提高不同深度重力场源体的识别精度。本文基于中国地震局发布的《中国地球物理站网（重力）规划（2020—2030）》中绝对重力观测技术的不足和发展方向,提出了绝对重力与重力梯度一体化的观测技术思路。在监测中发现,强震孕育过程中壳—幔热物质运移引起的微重力变化信号,有利于提升破坏性地震的中、短期和临震预测能力。有必要进一步拓展重力站网绝对重力控制能力等方面的应用,为我国专业地震台站探索重力观测技术新发展方向。      

The effect of the magnetic field on the accuracy of measurements with Worden and Sharpe gravity meters

Summary The effect of an additional homogeneous magnetic field with an intensity of 0–4.5 Oe on the Worden quartz gravity meter No. 961 and on Sharpe quartz gravity meters Nos 173 and 174 was tested. Whereas no effect was observed with the Worden gravity meter, the magnetic field had a measurable effect on both the Sharpe gravity meters. The largest deviation of the reading beam is caused by the horizontal component of the magnetic field which acts in the plane of oscillation of the gravity-meter arm. The Sharpe gravity meter No. 173 is considerably sensitive; a field of 0.2 Oe intensity, corresponding to the magnitude of the horizontal component of the geomagnetic field in mid-latitudes, causes an error in the measurement of gravity of as much as 0.08 mGal. With a view to the different behaviours of the individual quartz gravity meters of the same type in a magnetic field, it should prove expedient to carry out check measurements with all gravity meters and, with regard to the sensitivity of the gravity meter to the magnetic field and the required accuracy of the gravity determination, take into account this perturbing factor in field measurements, as well as laboratory tests of gravity meters.     

地形-均衡补偿重力、大地水准面异常频谱分析

将地形高、地球内部质量异常以及重力、大地水准面展开成球谐级数,依据岩石圈弹性挠曲均衡补偿理论建立地形—均衡补偿重力、大地水准面异常的球谐级数表达式.由此我们可以研究地形—均衡补偿重力、大地水准面异常与球谐级数阶次的关系,以及不同波长地形荷载与岩石圈挠曲补偿的关系,探讨地形—均衡补偿重力、大地水准面的频谱特性.从观测大地水准面异常和自由空气重力异常扣除地形—均衡补偿大地水准面、重力异常,可以得到均衡大地水准面异常和均衡重力异常.均衡大地水准面异常已经消除了浅层物质不均匀的影响,反映的是地球深部物质密度不均匀分布.均衡重力异常显示出中短波长特性,反映的是地壳上地幔物质分布的失衡和物质调整的动力学特征.     

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。     

山西地震带不同基准的重力场变化

对2011—2017年山西及周边的流动重力观测资料,在绝对点控制下重新做平差计算,从不同尺度分析重力场的动态变化和跨断裂重力段差变化,重点对不同基准的重力场累积变化特征进行比较,结果显示:①文中的平均值基准可以明显削弱单期数据或个别测点对重力场造成的非正常影响;②在山西地震带持续出现了区域性的重力异常,形成了与构造断裂较为一致的重力梯度带;③山西地震带北部测段重力段差的变化幅值最大,南部次之但强于中部,反映了北部的构造活动比较活跃。     

龙门山断裂带重力变化与汶川8.0级地震关系研究

利用成都地区1996~2008年绝对重力和相对重力观测资料获得区域重力场时空动态变化结果,系统分析了龙门山断裂带重力场变化特征及其与汶川8.0级地震的关系.①重力变化与龙门山断裂构造活动存在密切空间联系,重力测量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成都地区重力场动态图像较完整地反映了2008年5月12日汶川8.0级地震孕育、发生过程中出现的流动重力前兆信息.③映秀及北川重力点值时序变化累积量达120×10^-8m·s^-2,较好地反映了汶川地震前映秀和北川两个极震区附近的重力测点随时间的剧烈波动性上升变化.④汶川地震前,龙门山断裂带东侧的四川盆地相对稳定,而较显著的重力变化发生在龙门山断裂带西侧的川西高原上.     

Determination of gravimetric parameters of the gravity pole tide using observations recorded with superconducting gravimeters

In this study, the loading gravity effect of air mass changes calculated with the three-dimension (3D) meteorological data from the European Centre for Medium-range Weather Forecasts (ECMWF) are removed from superconducting gravimeter (SG) observations. The global hydrological gravity effect is computed and removed with hydrological data from the Global Land Data Assimilation System (GLDAS). Otherwise, the gravity influences induced by a theoretical self-consistent ocean pole tide and variations in length of day (LOD) are considered in the calculation. After removing the influences mentioned previously and also considering the long term trend in the data, a very nice linear relationship between the theoretical gravity pole tide and observed gravity residual (containing the observed gravity pole tide) for each of the selected 9 GGP stations we considered can be obtained. Therefore, the gravimetric factor of the gravity pole tide can be estimated with a simple linear regression. The results show that no clear phase lag is found between the theoretical gravity pole tide and observed gravity residuals from the nine SG stations.     

华北中部地区重力场时空动态演化特征

以2009—2013年获取的9期流动重力资料为基础,系统分析华北中部地区的重力测量资料,研究重力场的时空动态演化特征。资料显示华北中部地区重力异常变化十分剧烈,整个测区呈现大面积负值变化,在局部地区形成重力变化梯度带。重力场变化与断裂活动密切相关,近期出现的反向变化表明该地区地震危险性进一步加大,这对地震预报工作具有重要的现实意义。     

2016年射阳M_S 4.4地震前后重力场变化

利用江苏重力测网2014—2017年重力场观测资料,采用绝对重力控制与相对重力联测相结合的平差方法,获取2016年射阳M_S 4.4地震前后重力场变化图。根据射阳M_S 4.4地震前后射阳地区各测线重力段差变化特点,绘制重力场等值线并进行对比分析,结合相关机理,探讨重力场变化与该地震的内在联系。同震观测数据显示:射阳M_S 4.4地震发生在重力异常值高梯度带附近,发震时震中地区位于NS挤压正异常、EW张拉负异常状态,震后区域重力梯度变化量开始减小,是一种典型的重力异常调整现象。     

Indirect evaluation of Mars Gravity Model 2011 using a replication experiment on Earth

Curtin University??s Mars Gravity Model 2011 (MGM2011) is a high-resolution composite set of gravity field functionals that uses topography-implied gravity effects at medium- and short-scales (??125 km to ??3 km) to augment the space-collected MRO110B2 gravity model. Ground-truth gravity observations that could be used for direct validation of MGM2011 are not available on Mars??s surface. To indirectly evaluate MGM2011 and its modelling principles, an as-close-as-possible replication of the MGM2011 modelling approach was performed on Earth as the planetary body with most detailed gravity field knowledge available. Comparisons among six ground-truth data sets (gravity disturbances, quasigeoid undulations and vertical deflections) and the MGM2011-replication over Europe and North America show unanimously that topography-implied gravity information improves upon space-collected gravity models over areas with rugged terrain. The improvements are ??55% and ??67% for gravity disturbances, ??12% and ??47% for quasigeoid undulations, and ??30% to ??50% for vertical deflections. Given that the correlation between space-collected gravity and topography is higher for Mars than Earth at spatial scales of a few 100 km, topography-implied gravity effects are more dominant on Mars. It is therefore reasonable to infer that the MGM2011 modelling approach is suitable, offering an improvement over space-collected Martian gravity field models.     

福建重力场演变特征与仙游M_L 5.2级地震研究

对福建地区2008—2017年的流动重力复测资料进行系统整理和分析,从重力场时空变化角度分析了福建地区重力场演变特征,并重点研究了2013年仙游M_L 5.2级地震前区域重力场累积变化和震中附近测点重力点值时序变化,探讨了重力场变化与地震的关系。研究发现:福建地区重力场变化显著,且呈现逐渐增强态势;仙游地震发生前,沙县—南日岛断裂两侧重力正、负高值异常变化,震中附近测点重力值存在转折异常。