华北地区重力场变化特征研究

通过对1992~2008年间各期观测资料进行全时空扫描,分析华北地区网区重力场的演化特征,总结震前异常的形态、持续时间和变化幅度,指出重力场空间变化易于发生地震的部位,并对一些问题进行讨论。结果显示:华北地区重力场总体变化不具明确规律性;大量测点存在明显的背景性趋势性异常变化;重力场变化与网区及周边地区中强地震的活动联系密切,较明显的重力场异常反应多发生在震前2年左右时间,且常伴有大面积高值异常区出现。重力变化"0"线、高梯度带、异常中心(含极值)附近是重力场空间变化易于发震的部位。     

汶川地震前失稳过程的重力场观测证据

文中应用1996—2007年龙门山断裂带上的重力观测资料,分析了汶川地震前亚失稳阶段的重力场变化特征,根据震前失稳过程的重力场观测证据探讨应用重力场识别断层进入亚失稳阶段的证据和方法.研究结果表明:1)汶川地震前沿龙门山断裂带的时变重力场在1996—2001期间呈正常态变化,2001—2004期间出现区域性区重力异常,2004—2007期间出现较明显的反向变化,震前一年变化较弱,呈现闭锁状态.这种变化过程较好地对应了岩石变形实验中由稳态加载阶段到失稳阶段中的线性稳态、偏离线性稳态、亚失稳状态的过程.2)龙门山断裂东侧接近四川盆地上的测点时序变化平缓无序,西侧后山断裂带上的测点在2002年开始出现一致性较好的"同升同降"变化特征.汶川地震发生在后山断裂带上,震后余震的分布和该断裂带的走向一致,说明该断裂带是断层的主要失稳位置,该断层的失稳导致该区域测点的重力场变化一致,符合实验研究中断层由稳态进入亚失稳状态的物理场协同化演化的判定依据.3)重力剖面点的时空变化显示,2008年汶川8.0级地震前在龙门山断裂西侧可观测到一次断层活动协同化过程.     

基于变差函数的插值方法计算华北地区重力场变化

定点重复重力测量是获取区域重力场变化的主要手段之一, 重力场特征与地形起伏、 构造走向等因素相关。 以华北地区为例, 考虑区域内地形和构造的北东向分布规律, 从EGM2008重力模型中拟合各向异性变差函数参数, 利用变差函数网格化插值, 对华北地区2009—2013年期间重力场观测数据进行网格化重建, 获取华北地区重力场时空变化结果。 研究结果表明基于区域地形、 构造特征的各向异性变差函数插值方法, 获得的空间重力场变化在重力异常梯级带上更加明显, 重力变化与活动构造分布具有更好的一致性。 本文研究方法对于恢复区域时空重力场异常具有重要意义, 有助于提高应用重力资料划分潜在地震危险区空间位置的精度, 为华北地区震情研判和构建地震预报定量指标体系提供可靠的地球物理场数据。     

中国大陆西部重力场变化与强震危险性关系

本文基于中国大陆西部流动重力测量获得的区域重力场变化数据, 尝试对其进行多种位场变换, 在一定空间尺度约束下定义了6种区域重力场变化指标量. 在此基础上, 以中国大陆2002年、 2005年和2008年等3期数据为研究对象, 计算并统计了中国大陆西部M_S≥6.0地震震中位置处震前重力场变化及各种导出参数值, 尝试初步构建以地震预报为目的的地震重力学科指标体系参数. 研究结果表明, 震前区域重力场变化与地震发生位置没有显著的统计关系, 但是重力场变化的垂直梯度和解析信号模量具有一定的地震预报意义, 适合作为地震前兆异常使用.      

芦山M_S7.0地震震前GRACE卫星时变重力场特征研究

基于GRACE卫星时变重力数据,利用小波多尺度分解方法,分析研究了芦山MS7.0地震前重力场的时空动态演化特征.结果表明,雅安地区震前卫星时变重力场具有明显的重力变化信息.卫星时变重力场在时间域表现为,累积重力场和差分重力场存在较强的规律性动态变化,以2003—2004年均值为基值的2009—2012年的变化特征与2005—2007年的变化特征具有较好的相似性,以2009年均值为基值的2009—2012年即芦山地震前4年,芦山震区的时变重力场呈现上升→减速上升→加速上升以及上升→轻微下降→快速上升的变化特征;卫星重力场在空间域表现为,震中位置由靠近重力场正变化的中心→接近重力场正变化边缘→接近重力正变化四象限分布中心的变化特征.因此,芦山地震的重力场动态变化信息和波场分离结果符合逆冲推覆兼走滑型地震引起的区域变形特征.     

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.     

基于Molchan检验的时变重力场地震预报效能评价

地震前的区域重力场变化信号是判断年度地震危险性的依据之一.本文基于陆地时变重力观测获得的中国大陆西部重力场变化结果,采用Molchan检验方法对2018—2021年间中国大陆西部的12次5级以上地震前的重力场变化预报效能进行评价.研究结果表明：现有陆地时变重力测量得到的3年尺度重力变化结果,对于未来1年的5级以上地震风险具有独立的预报效能,明显高于泊松概率;时变重力水平总梯度作为定量表征重力场空间变化特征的指标,Moclchan检验结果显示其预报效能优于时变重力信号;发生在南北地震带的2019年张掖5.0级地震,夏河5.7级地震和2020年巧家5.0级地震Molchan检验的效果更好,这可能与南北地震带地区重力测网覆盖程度更好有关.本文研究结果客观和定量地评估时变重力场的预报能力具有重要意义,也可以为优化地震预测指标体系的建立提供一定的参考.     

几个中强地震前昆明重力场变化特征

本文利用昆明台重力固体潮观测资料,对云南省内几个中强地震前昆明重力场的变化特征进行了分析研究。研究表明,震前昆明重力场的变化有以下特征:1.震前重力场均有不同程度的反映和表现。2.重力场的各种异常均以减小为主。3,一般来说,重力场的异常随地震的强度加大、频度增高而变大。4.重力场的异常具有复杂性、多样性。文中对重力场的变化进行了初步的分析讨论。并对加强重力工作,做好分析预报提出了看法和认识。     

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。     

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.     

2003年民乐MS6.1级地震前的重力变化研究

以河西地区的流动重力监测资料为基础,分析了2003年10月25日民乐Ms6．1级地震前的重力场变化,认为在空间分布上,地震发生前观测区出现了区域性的重力异常变化及与构造活动断裂走向基本一致的重力变化高梯度带,并在震中或邻区产生局部重力变化异常区。在时间序列上,地震发生前,重力段差和重力测点先是增强,然后反向减弱,并在反向过程中发震。     

震前重力场变化质源体边界和危险区划定方法研究

在我国大陆开展的流动重力重复观测是监测地震前兆异常的主要技术手段之一。 对大地震前流动重力场观测资料研究结果表明, 区域性持续的重力场增加和减少与大地震发生有显著关系。 目前, 区域重力场变化监测已经成为一种常规前兆观测技术手段。 本文首先从三维倾斜台阶模型入手, 计算了理论重力异常, 并对异常进行变换, 找到了一种可以更好刻画其场源边界的方法, 并进一步应用空间相关系数法进行异常特征分析, 得到了从概率意义上估计危险区的方法。 最后, 本文尝试运用此方法对青藏高原东缘地区1998—2005年的四期流动重力测网资料进行处理和分析。 应用本文提出的异常处理技术, 可有效地圈定异常梯级带位置, 确定质源体边界形态, 并可以联合背景重力异常场等其他资料, 给出危险区发震概率的空间估计, 分析结果在年度震情会商中可以有效地对地震危险区的划定提供技术支持。     

2016年青海门源MS6.4地震前重力变化

利用青藏高原东北缘2011-2015年期间的流动重力观测资料,系统分析了区域重力场变化及其与2016年1月21日青海门源M_S6.4地震发生的关系,结合GNSS、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.结果表明：（1）测区内重力场异常变化与祁连山断裂带在空间上关系密切,反映沿祁连山断裂带（段）在2011-2015年期间发生了引起地表重力变化效应的构造活动或变形.（2）门源M_S6.4地震前,测区内先出现了较大空间范围的区域性重力异常,到临近发震前显示出相对闭锁的现象,且围绕震中区周围出现四象限分布特征的局部重力变化,地震发生在重力反向变化过程中,并出现显著的四象限分布特征的重力异常变化,其中,青海门源与甘肃天祝一带重力差异变化达100×10^-8m·s^-2以上.（3）区域重力场动态演化大体反映了青藏高原东北缘物质北东流的动态效应,门源震中附近区域地壳受挤压变形显著、面压缩率和重力剧烈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.     

Gravity variation before Kunlun mountain pass western M_s=8.1 earthquake

AbstractThe relation between the gravity variation features and M_S=8.1 earthquake in Qinghai-Xizang monitoring area isanalyzed preliminarily,by using spatial dynamic variation results of regional gravity field from absolute gravityand relative gravity observation in 1998 and 2000.The results show that:1)M_S=8.1 earthquake in Kulun mountainpass western occurred in the gravity variation high gradient near gravity's high negative variation; 2)The maintectonic deformation and energy accumulation before M_S=8.1 earthquake are distributed at south side of theepicenter;3)The range of gravity’s high negative variation at east of the M_s=8.1 earthquake epicenter relativelycoincides with that rupture region according to field geology investigation; 4)Gravity variation distribution in highnegative value region is just consistent with the second shear strain’s high value region of strain field obtainedfrom GPS observation.     

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。     

CHARACTERISTICS OF MULTI-SCALE GRAVITY FIELD VARIATION AND SEISMOGENIC MECHANISM ANALYSIS IN THE SOUTHEASTERN TIBETAN PLATEAU

As the most basic geophysical field, the earth gravity field has achieved wide attention, and its spatial anomaly characteristics and dynamic variation can provide important scientific basis for studying the internal structure and dynamics of the Earth. Based on the mobile gravity observation data of the southeastern Tibetan plateau from 2013 to 2016, the dynamic variation tendency and anomaly characteristics of the regional gravity field in different temporal resolutions are obtained before and after the Ludian and Jinggu earthquakes in the study area respectively. The method of wavelet multi-scale decomposition is used to analyze the relationships of gravity field variation with the earth movement, material density change, and strong earthquake preparation. The deep material variation, dynamic process and the mechanism of earthquake inoculation in the southeastern Tibetan plateau are further discussed. Results indicate that the gravity field variation in the source region before the Ludian and Jinggu earthquake respectively is characterized by obvious positive and negative anomalous transition zone and gradient zone that are consistent with the direction of fault tectonics, suggesting the strong crustal movement and mass migration during the earthquake incubation period. The result of wavelet multi-scale decomposition of the gravity field during the period from September 2013 to April 2014 shows that the gravity field variation at different depth and space scale in the crust and upper mantle of the southeastern Tibetan plateau is significantly correlated with seismic distribution and the location of active fault zone. This indicates that the earthquake inoculation in the study area is closely related to the fault movement and the distribution of material density in the crust and upper mantle, which may be affected by the complex deep dynamic process of the material migration in the crust and mantle. The characteristic that strong earthquakes always occur near positive and negative anomaly transition zones and gradient zones of gravity field change is preliminarily explained, based on the dynamic process of material migration in the crust and upper mantle of the southeastern Tibetan plateau. The research results of this paper have some reference value to the study on the earth movement and seismogenic mechanism.     

山西地区重力场变化与洪洞ML5.0地震

选取山西测网内2002年至2004年的重力复测资料,研究了2003年11月25日山西洪洞ML5.0地震前后该区重力场的变化特征,认为重力场变化与洪洞ML5.0地震有较好的对应关系,山西地震带上断陷盆地内的活动断裂蠕动和地壳内部质量迁移等因素的共同作用导致该区重力场发生变化,进而引起了该次地震的发生.     

STUDY ON CHARACTERISTICS OF GRAVITY VARIATION BEFORE AND AFTER HUTUBI MS6.2 EARTHQUAKE

The Hutubi M_S6.2 earthquake of December 8, 2016 is a pure thrust event in the northern Tianshan thrust fold belt. The earthquake occurred between the Qigu Fault and the Junggar southern margin fault, which are both thrust faults. Based on mobile gravity measurements from 2013 to 2018 in the northern Tianshan, the gravity net adjustment was accomplished using Urumqi absolute gravity observation point as the datum, and the absolute gravity value of surface observation points were obtained. In order to eliminate the seasonal effect on gravity variation, the paper uses the observation data in May per annual as studying objects and obtains the temporal-spatial dynamic evolution images of gravity field differences in the northern Tianshan at different time scales as well as the time series of gravity variation of some points in the adjacent area of the epicenter. The characteristics of regional gravity variation before and after the Hutubi M_S6.2 earthquake on December 8, 2016 and their relations are analyzed systematically. The results show that: 1)The gravity variations in the study area are dramatic in generally, and the contours of gravity variation are consistent with the main faults basically. There was a four-quadrant distribution near the epicenter before the earthquake, and the Hutubi M_S6.2 earthquake occurred near the center of the four-quadrant distribution and at the turn of the gravity variation contour. The three years' cumulative gravity variation before the earthquake and the gravity variation after the earthquake are inversed, and the variation amplitudes are equivalent, suggesting that the M_S6.2 earthquake has released the stress and the energy accumulated before the earthquake. 2)This paper focuses on the analysis of gravity variation at the observation points on both sides of the Junggar southern margin fault near the epicenter. Regional gravity variation and gravity time series show that gravity variations at the same side of the Junggar southern margin fault are basically consistent, however, gravity variations at the different sides of the Junggar southern margin fault are different from each other obviously, indicating the difference of material migration laws in different structural regions. In addition, the strain energy accumulated in the epicenter is basically released after the earthquake, and the area nearby the epicenter tends to be stable. 3)The Hutubi M_S6.2 earthquake occurred near the center of the four-quadrant and at the turn of the high-gradient zone of gravity variation, reflecting the location of strong earthquake is related to the distribution of four-quadrant of regional gravity variation, the high-gradient zone of regional gravity variation and its turn. It has a unique advantage in determining the location of strong earthquake using gravity variation results. The regional spatial-temporal gravity variation before the earthquake is manifested as a systematic evolution process of “steady state→regional gravity anomaly→four-quadrant distribution→earthquake occurring in the reverse process”. Studying the temporal-spatial evolution characteristics of gravity field before and after Hutubi M_S6.2 earthquake has important practical significance for understanding the occurrence law of large earthquakes and capturing the precursory information of earthquakes.     

冀鲁豫交界地区重力场变化与区内小震关系探讨

冀鲁豫交界地区历史上曾发生过多次中强地震,是一直受关注的地震危险区。利用该区1995—2010年共20期的流动重力观测资料,在统一起算基准、消除系统误差的基础上进行拟稳平差,计算重力场累积变化量;通过对重力场变化的分析,研究测区内重力场动态变化与测区内发生的一系列4级左右地震的关系。研究结果认为:冀鲁豫地区发生M_L4.0以上地震前后震区的重力场变化具有明显的"震前持续上升-震后反向恢复"的特征。