基于欧拉反褶积方法计算辽宁地区重力变化场源特征

以2012—2018年辽宁地区的流动重力观测资料为基础,结合实际地下地质体构造特征构建理论模型,应用欧拉反褶积法对重力变化场源深度及空间分布特征进行反演和解释。结果表明:在辽宁西部辽蒙交界和海城—岫岩断裂带附近场源位置集中,地下介质活动增强;欧拉反褶积方法适用于对流动重力观测资料的重力场反演及以场至源的定量研究应用。     

基于欧拉反褶积方法计算川滇交界重力变化场源特征

本文以川滇地区2012-2014年来的多期流动重力观测网络数据为基础,采用欧拉反褶积方法对引起重力变化的场源深度和空间分布规律进行了反演和解释.本文通过构建理论模型。得到了最优的反演参数,并对实际数据进行了计算和分析.结果表明:选择构造指数(SI)为1时适合对流动重力数据进行反演.实际资料的反演结果显示在2012-2014年间的重力变化场源位置更集中于垂直于昭通断裂的北西向分布,场源深度分布在30±10 km范围,形态与鲁甸地震发震构造位置相似.这可能与2014年8月3日鲁甸M_S 6.5地震前的中上地壳的深部应力场变化相关.依据本文研究结果和方法,可以开展由场至源的定量研究,为流动重力变化信号的反演和解释提供一条新思路.     

基于时变重力数据的川滇地区场源模型反演和解释

时变重力信号能反映地球内部介质迁移引起的不均衡变化,本文利用三维欧拉反褶积方法,通过建立合适的场源模型获得最佳反演参数,并采用水平梯度滤波法消除部分虚假发散解,优化反演结果。在此基础上,利用川滇地区2015—2019年流动重力重复观测资料,分析了不同时空尺度的区域重力场动态变化特征,开展对川滇地区重力变化场源特征的定性和定量研究。结果表明:欧拉反褶积方法能有效反演重力场变化异常的场源三维空间分布特征,反演结果与2018年12月16日四川兴文县M_S5.7地震, 2019年6月17日长宁县M_S6.0地震及同年7月4日珙县发生的M_S5.6地震位置相对应,揭示了区域内的构造活动特征,为地表时变重力数据的反演和解释提供了思路和方法,同时也对捕捉与深部构造相关的地震前兆信息、开展强震中长期预测的应用研究具有现实意义。     

辽宁地区时变重力场源变化特征分析

地震重力分析通过研究时变重力场变化获取地球内部介质物性变化信息。采用贝叶斯重力网平差方法对辽宁地区2011—2014年共计四年7期的流动重力观测资料进行处理,对研究区重力观测网总体监测能力做出分析,选用欧拉反褶积对研究区的重力变化场源深度及空间分布特征进行反演和解释。通过反演计算发现,在2013年灯塔M_S5.1地震前沈阳—辽阳地区重力变化较大,形成高梯度带,反映该地区地震活动性增强;而欧拉反褶积计算反演地下介质场源深度在10～40 km,与地震实际发生深度相符,且集中在断裂带附近。本研究可为研究辽宁地区深部孕震环境特征提供一定参考。     

时变重力场球面模型反演算法和模拟实验

时变重力场是研究地球内部介质物性变化的重要手段。本文提出了一种适用于地面流动重力测量获得的时变重力信号的场源反演方法,该方法采用球坐标系下的六面体单元来模拟场源介质,适合大尺度地震流动重力测量数据的等效源模型构建。通过引入重力时变信号的一阶光滑先验条件,压制了时变重力信号中的短周期高频分量,可用于提取与地震孕育相关的长周期信号。通过理论和模型实验证明了本文算法的可靠性和稳定性,并使用南北地震带南段2014—2017年的流动重力实测数据进行了反演解释,获得了地壳内部等效场源的视密度时变信号,变化量级在正常地壳密度的±0.7‰之间,其空间形态受川滇菱形块体边界控制。研究成果可用于时变重力场模型解释和深部场源特征提取,可为地震重力前兆信号分析和相关研究提供完备的方法保障。     

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。     

华北时变重力场离散小波多尺度分解

利用华北地区地震重力监测网的绝对重力与相对重力多期重复观测资料,处理获取不同时空尺度的华北区域重力场动态变化图像.利用二维小波分解技术,将不同场源深度异常进行了分离,并对不同时空尺度的重力变化给出了解释,提高了对华北地区重力场变化趋势的认识水平.在此基础上,通过对小波细节的功率谱分析,可以获得各阶小波变换逼近及小波细节分析图所对应的场源深度.研究结果表明,不同时空尺度的重力场变化对于深入认识华北地区潜在地震危险性具有一定的科学意义.     

华北地区重力场变化特征与孕震模型研究

本文采用基于贝叶斯原理的重力平差方法对华北地区2009—2017年的16期陆地流动重力观测资料进行了统一处理,结合研究区内2009年以来4次M≥4.5 地震活动,分析区域重力场动态演化特征。基于华北地区均衡重力异常、布格重力异常、沉积层重力异常和莫霍面重力异常,研究华北地区三维密度结构特征,分析区域重力场变化与深部密度结构之间的关系。结果表明:研究区内近年来M≥4.5地震均位于区域差分重力场和累积重力场“零值”等值线附近、异常变化剧烈的梯度带及梯度带转弯部位,以及深部结构中理论均衡厚度与实际地壳厚度存在差异的非均衡区和三维密度结构的高低密度过渡带内。      

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。     

华北克拉通地壳三维密度结构与地质含义

利用重力异常揭示地壳三维密度结构是重力资料地质解释的目标和任务,密度反演的好坏至关重要.本文对华北克拉通进行了重力异常多尺度密度反演研究,首先利用小波变换对重力异常进行多尺度分解,接着利用功率谱分析方法估算各层场源的平均深度,然后利用广义密度反演方法进行各层密度反演,对华北地区进行了多层密度反演,得到其密度结构,并进行地质解释和油气藏分析.结果显示了重力场多尺度密度反演方法的有效性,对华北地区密度结构的地质含义进行了初步分析,位于造山带中的低密度异常主要反映沿造山带展布的花岗岩体.对比华北东部区浅层密度扰动与油气坳陷位置,发现油气坳陷都表现为低幅度的低密度异常区.说明利用小波多尺度反演提取的密度信息对油气勘探的部署有一定指导意义.     

Estimating Field Source Parameters of Gravity Change in North China Based on the Euler Deconvolution Method

Based on the absolute and relative gravity observations in North China from 2009 to 2014, spatial dynamic variations of the regional gravity field are obtained. We employed the Euler deconvolution method and the theoretical model to get the best estimates of parameters. Gravity field change caused by the depth and distribution in North China is calculated by back analysis. The results show the structural index that equals 1 is suitable for inversion of the gravity variation data. The inversion results indicate that the depths of anomaly field sources are spread over the Hetao fault. The research method of this paper can be used in the quantitative study on the field source and may shed new light on the interpretations of gravity change, and also provide quantitative basis for earthquake prediction index criterions based on the gravity change.     

鄂尔多斯南缘地区重力变化场源特征

以鄂尔多斯南缘地区布格重力异常数据及2014—2017年相对重力观测数据为基础,采用欧拉反褶积方法,对引起重力变化的场源深度进行反演,并对空间分布规律予以解释.通过构建理论模型,反演得到最优模型参数,并对实际数据进行计算和分析.为了减弱和消除欧拉解的发散性,利用水平梯度滤波法优化反演结果.结果表明:①构造指数为1时,适...     

华南地区时变重力场建模实验和异常分析

陆面时变重力测量是监测地壳内部密度变化和物质运移的重要手段。为确定华南时变重力观测网络的场源监测能力和重力场变化特征,本文采用球面六面体单元构建重力场模型,开展重力场建模实验,对比不同建模方法与噪声条件下的局部重力场恢复效果,并对2015—2017年来5期实测流动重力观测数据进行计算和分析。结果表明,最小二乘配置方法的建模效果和抗噪声干扰能力较好。华南重力测网在地表等效可观测信号约±30×10^-8 m/s²的条件下,场源空间分辨能力约为55 km;实际重建的2015至2017年重力场累积变化基本趋势较一致,重力负异常在不同时间尺度下表现为持续增强和积累,且在局部出现正负波动的周期性变化。本文研究结果对评价陆地重力数据质量,指导地震重力观测网络系统改造升级,客观地开展重力场变化解释、分析强震孕育和物质变迁等科学问题具有重要的参考价值。     

STUDY ON DYNAMIC CHANGE OF GRAVITY FIELD IN XIANSHUIHE FAULT ZONE AND THEIR RELATION TO THE OCCURRENCE OF MS ≥ 5.0 EARTHQUAKES

Xianshuihe Fault, a main strong earthquake activity belt in southwest China, begins from Ganzi in the northwest, passes through Luhuo, Daofu, and Kangding, and then extents along the Dadu River valley. The fault is divided into two parts at Shimian, one part turns to south and converses to Anninghe Fault extending further to south, the other part, continuing to extend to southeast, cutting through Xiaoxiangling and then changing to Daliangshan Faults in the north of the Yuexi Basin, has the length of about 400km. Since 1700AD, there have happened 22 earthquakes larger than magnitude 6.0 and 8 earthquakes larger than magnitude 7.0. In this paper, we systematically collated and computed the gravity repetition measurement data along the Xianshuihe fault zone since 1988, and by referring to the anomaly index of gravity field of the predecessor achievements, analyzed the spatial-temporal variation of the regional gravity field and the relation to the occurrence of ≥ M_S5.0 earthquakes. The mechanism of the regional gravity changes is further studied, and also the implication of strong earthquake risk because of the dynamic variation of gravity field in the near future is discussed.The results show that:1)The mobile gravity observation has the ability to detect crustal activity and M_S ≥ 5.0 earthquake events. 2)There is definite correspondence between interannual gravitational field change and the 8 earthquakes among the 13 M_S ≥ 5.0 earthquakes occurring in the surveying area since 1988, which can be determined according to the change of interannual gravitational field. Three M ≥ 6.0 earthquakes occurred 3~4 years after the abnormal image was developed, 4 earthquakes that occurred in the region of no data available were not determined. 3)A significant feature of the spatial-temporal variation of the regional gravity is a north-south run-through image before 2004, and characterized by the alternatively positive or negative variation in different year, the earthquakes of M_S ≥ 5.0 occurring in this period were not distributed along the fault. Gravity variation magnitude indicates that there were two similar crustal material movement waves before 2004, corresponding to the course of earthquake space-time distribution from strong to weak in the study area. After 2010, the variation image shows that the local positive and negative zones are concurrent within a year, different from the image before 2004, and earthquakes of M_S ≥ 5.0 basically occurred on the fault. It is believed that the variation of gravity field since 1988 and the seismic distribution fit with the geodynamic mode of strong and weak stages of the northeast motion of Indian plate. According to the conclusion we can try to optimize gravity anomaly index. After the Kangding earthquake in 2014, the north segment of Moxi Fault was still subject to negative high value changes till 2017 and then the gravity variation was further developed to a four quadrant distribution image. Based on the analysis of this paper and the previous variation trend of gravity field, we believe that the north segment of Moxi Fault has the background of medium-long term, strong or large earthquake risk.     

松辽盆地北部布格重力异常场源分布

基于不同场源频谱成分的不同,研究松辽盆地北部布格重力异常的场源分布特征。利用匹配滤波方法计算松辽盆地北部布格重力异常的不同场源平均深度,将其分为浅源场、中源场和深源场,并推测松辽盆地北部的地壳有3层结构。浅源场产生的重力异常大,对重力勘探贡献最大;中源场和深源场的重力异常都比较小,但两者有极好的继承性。有了场源的平均深度,利用Parker迭代反演法计算上地壳与中地壳之间的界面起伏,在该界面上可看到松辽盆地北部的“隆起区-沉积盆地-隆起区”的构造特征。     

2013年芦山Ms7.0地震前重力场源变化分析

陆地重力观测获取的时变重力信号是研究地壳内部孕震区介质变化的重要依据。利用贝叶斯平差方法处理了川西地区2010—2012年的流动重力观测资料,发现相对重力仪的格值系数在两年内变化可达2×10^-4,而且仪器存在较小的非线性漂移率;重力场累积动态变化图像显示,2013年芦山MS7.0地震发生在重力梯度带零值线与龙门山断裂带交会部位附近。进一步采用等效源方法划定了测网内以雅安、康定和石棉为中心的场源分辨能力较高的区域,并反演了地震前的地壳视密度变化。场源视密度动态变化结果表明:2013年芦山MS7.0地震前2年,在龙门山断裂带的南侧和鲜水河断裂南段的东侧区域形成了范围较大的等效视密度增加区,而在小金至康定一带和都江堰周边地区也存在小规模的视密度增加。本文基于陆地时变重力测量结果反演得到芦山地震前的地壳内部等效视密度变化,可为研究壳内深部孕震环境变化特征提供参考。     

同震重力变化对震源滑动参数的敏感性研究：以2004年苏门答腊地震为例

在地震孕育和发生过程中,常伴有地表重力变化.通过同震重力变化反演震源参数,可以为认识地震活动特征奠定基础.为了有效提高同震重力变化反演滑动参数的精度,本文设计了一套定量化表征同震重力变化对震源不同滑动参数敏感性的方法.首先,基于位错理论,通过正演得到震源不同滑动参数下的同震重力变化;随后,利用无量纲化的敏感性分析方法,计算同震重力变化对不同滑动参数的敏感度因子.以2004年苏门答腊地震的断层模型为参考,定量评估了该地震同震重力变化对断层深度、断层倾角、滑移量和滑动角四个独立震源滑动参数的敏感性.评估结果显示,2004年苏门答腊地震同震重力变化对滑移量、滑动角、断层深度和断层倾角这四个独立震源滑动参数的敏感性依次降低.因对滑移量的敏感性远高于对断层倾角的敏感性,滑移量较小的反演偏差可以造成断层倾角较大的反演偏差.所以,在反演过程中,需要更加重视排序靠前的滑移量和滑动角.本文设计的方法虽然适用于其他震例,但在不同震例中,同震重力变化对各滑动参数的敏感性将有所差别.

     

新疆于田Ms7.3地震前重力场变化的质源体特征

应用中国地壳运动观测网络工程获得的1998-2005年4期重力场变化观测资料,结合EGM2008的重力场模型作为区域背景场.对2008年新疆于田Ms7.3地震前的重力场变化特征进行深入分析,通过位场延拓和空间求导等方法,对震前的质源体边界特征进行跟踪和估定.同时,尝试利用一种应用空间相关性加权分析方法给出地震危险性空间...