断层活动的重力效应ht

本文对介质变形造成的重力变化作了定量分析, 通过质点位移法(拉格朗日法)导出了介质位移场和由它产生的附加重力场之间的积分关系式.应用已有的弹性和粘弹性半空间任意倾角断层位错的位移表达式, 本文通过三维空间数值积分, 计算了弹性介质和广义开尔文介质中断层不同的运动方式所产生的地表附加重力场, 以及介质流变性导致的重力随时间的变化趋势.参考唐山地震前沧东断裂的活动和震时断层错动, 计算了震前震后相应的重力变化, 其结果与实测重力资料有一定程度的符合.      

据断层附近布格重力异常分布反推地质时期断层运动的探讨

本文应用变形介质位移场产生的附加重力场的积分表达式,对麦克斯威尔介质半空间中断层长期活动引起的永久变形与现今布格重力异常分布的关系作了定量分析,并提出了由断层附近布格异常分布特征反推地质时期断层运动趋势的一般方法。其主要应用于平原地区断层运动(特别是扭动方式)的判别。文中以滦南断裂为实例,通过数值积分,计算了几种断层运动可能产生的地表重力异常。经理论计算与实测重力资料相对比,该断层曾发生过下盘上升的正倾滑运动,并具有顺扭走滑运动分量     

鲁甸地震同震与震后形变、重力时空分布的理论模拟

基于位错理论,考虑重力和黏弹性的影响,在分层介质模型下计算鲁甸地震引起的同震、震后形变和重力变化.结果表明形变和重力的显著变化主要发生于断层在地表投影附近区域.同震形变场显示发震断层有明显的走滑性质.考虑黏弹松弛效应,随着时间的推移,震后形变和重力有了明显改变,同震效应为正的区域得到加强,为负区域进一步减弱.震后松弛效应的影响范围相比同震明显增加.在靠近断层的GPS观测台站处,计算了由黏弹松弛效应引起的震后形变和重力时间序列.震后松弛效应引起的重力变化在50年之后均达到同震水平,除了NJ13的纬向、垂直位移,NJ16的垂直位移,NJ15的径向位移,其余台站的所有震后形变都超过1mm.观测台站的震后重力和垂直位移时间序列在震后100年趋于稳定,纬向位移和经向位移在震后50年趋于稳定.     

2011年新疆伽师M_S5.8地震重力场前兆异常特征

利用2011年8月11日新疆伽师MS5.8地震前喀什—伽师流动重力网2009年4月至2011年7月的重力复测数据,绘制区域重力场差分和累计动态变化图像。分析表明:(1)地震发生在断裂带重力变化正、负异常密集区的零等值线附近和重力场的反向恢复变化过程中;地震发生前一年出现"闭锁"的重力变化特征;(2)区域重力场差分变化反映出震前伽师—西克尔地区地壳物质运动信息;区域重力场的"平静—活跃"过程,反映出伽师—西克尔区域重力场短期局部构造运动;区域重力场累计动态变化反映出地壳运动的背景特征;(3)地震震前重力变化等值线平行于断层分布,临震时重力变化等值线近垂直于断层,是一个显著的重力特征。     

新西兰M_W 7.8地震同震和震后效应模拟

根据地球分层模型CRUST1.0和USGS发布的断层模型,考虑自重的影响,本文利用PSGRN/PSCMP模型计算了黏弹性分层介质中新西兰M_W7.8地震同震及震后位移和重力变化,结合GPS同震位移和模拟值,得到研究区域58个点位3个位移分量的均方根.结果表明:同震位移和重力变化在近场比较明显,远离断层的区域基本为零值;同震位移显示,新西兰M_W7.8地震震源机制在南部以逆冲为主,北部以右旋走滑为主;震后50年水平位移、垂直位移和重力的变化趋势与同震变化基本一致,水平位移在断层投影区以内减小,而在远场增加,垂直位移整体上呈现抬升趋势,重力变化幅度下降,反映了震后壳幔物质黏滞性调整;模拟值和GPS观测值在运动趋势和量级上具有较好的一致性,研究区域南北向位移、东西向位移和垂直位移的均方根分别为0.21 m、0.12 m和0.11 m,整体上模拟效果较好.     

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。     

应用GPS连续观测和流动重力资料分析新疆洛浦MS6.0地震的前兆特征

对2012年3月9日新疆洛浦Ms6.0地震前陆态网络GPS连续跟踪站数据与喀什—伽师2010年7月～2012年3月期间重力复测数据进行计算分析.结果表明：（1）断层两端运动速率不同,为应力积累创造了条件;（2）地震发生前监测区出现区域性的重力异常变化高值区,区域重力场等值线与发震断裂走向平行;震前区域重力场出现增强—减弱—增强过程.     

玉树M_S7.1地震同震效应模拟与绝对重力检验

利用玉树震后地质调查获取的地表破裂位移,参考余震精定位结论以及地震波和InSAR反演结果,构建了玉树Ms7.1地震发震断层模型.基于弹性-粘弹分层介质模型中平面矩形位错理论,考虑介质自重的影响,模拟了玉树地震同震形变和重力变化.图像显示,玉树绝对重力点刚好位于同震重力变化极值附近,变化量达到25.02 ×10-8 m·s-2.通过对震前重力变化以及对两台FG-5绝对重力仪的一致性进行讨论,认为实测玉树台27.2 ×10-8 m·s-2为同震重力变化,这与基于位错理论的同震模拟结果一致,是对位错理论近场变化的1次很好的验证.     

泸定M6.8地震同震重力与形变效应模拟研究——闭锁剪力孕震模式的新证据

2022年泸定M6.8地震为近期川滇地区显著强震。本文基于Okubo平面矩形弹性位错理论,采用已有的由地震波反演获得的同震破裂模型,模拟研究了泸定M6.8地震产生的地表同震重力变化、垂直位移和水平位移。结果表明:(1)同震重力变化图像具有以发震断层为界,呈正、负四象限对称分布特征,与震前(2019年9月—2020年9月)实测重力变化图像和发震断层左旋走滑特征具有一致性,说明其孕震过程可用闭锁剪力模型来解释;(2)在远场区域,同震垂直位移图像与重力变化图像类似,位错引起的介质密度变化效应大于地表垂直位移效应,而近场地表垂直位移效应大于介质密度变化效应,显示出负相关性;(3)同震水平位移图像具有对称的四象限特征,与GNSS实测结果显示的变形特性一致。该结果可为地震前后重力、形变观测结果的解释提供依据,同时为强震孕育的机理研究提供线索,尤其为闭锁剪力孕震模式的进一步完善提供了新的实例依据。     

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。     

河北唐山古冶5.1级地震前的重力变化

利用京津冀地区2018—2020年5月的流动重力观测资料,分析了2020年7月12日河北唐山古冶5.1级地震前不同时间尺度重力场变化.结果表明:0.5年尺度重力场变化图像较好地反映了此次地震"震前一年,重力场持续上升(正)变化→震前反向变化→在重力变化梯度带零等值线附近发震"的演化过程;震前0.5年和1年年尺度重力场均...     

应用GPS连续观测和流动重力资料分析新疆洛浦MS6.0地震的前兆特征

对2012年3月9日新疆洛浦MS6.0地震前陆态网络GPS连续跟踪站数据与喀什—伽师2010年7月～2012年3月期间重力复测数据进行计算分析。结果表明：（1）断层两端运动速率不同,为应力积累创造条件;（2）地震发生前监测区出现区域性的重力异常变化高值区,区域重力场等值线与发震断裂走向平行;震前区域重力场出现增强—减弱—增强过程。     

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.     

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。     

重力观测地震预测应用研究

通过强震震例阐述了重力观测在地震预测中的作用,分析了强震震间期与同震及震后重力场变化特征、区域重力场变化及其与强震活动的关系。强震前区域重力场出现大范围的有序性变化,震源区附近产生与地震孕育发生有关的局部重力异常区,并沿区域主要发震构造断裂带出现显著的重力变化梯度带;强震一般发生在重力变化高梯度带转弯附近或重力变化四象限分布特征中心附近;重力场动态变化图像能够较清晰地反映强震孕育、发展、调整过程的重力变化信息,并基于震例提出了强震震前重力变化的“场-源-带”基本模式。最后,提出我国重力监测预报发展中仍存在的问题,并对利用重力监测资料开展地震预测预报研究进行了展望。     

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.      

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。     

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.      

智利M_W8.8地震同震重力梯度变化

利用GFZ Release 05卫星重力GRACE观测数据,计算2010年2月27日智利MW8.8逆冲型地震的同震重力和重力梯度变化,分析其分布特征,可知:由GRACE探测到的同震重力变化在断层俯冲区域可达-9.5μGal,断层隆升区域可达+3.5μGal,结果与利用SNREI地球模型的位错理论计算的同震重力变化较一致,说明利用GFZ Release05 DDK5滤波数据,更能精确的反映同震重力场变化;GRACE检测的智利地震同震径向重力梯度变化Trr最大可达-600μE,位于发震断层东侧俯冲区域;通过对同震重力梯度分布特征分析,初步判断发生同震物质迁移的区域范围在断层俯冲区域为(67°—72°W,33°—38°S),在断层隆升区域为(73°—77°W,35°—39°S)。     

GRACE和地面重力测量监测到的中国大陆长期重力变化

自2002年以来,GRACE卫星探测计划可提供高精度的时变地球重力场,用以探测地球系统的物质分布.自1998年中国大陆重力监测网建立以来,利用FG5绝对重力仪和LCR-G型相对重力仪每2年对该网进行重复测量获取重力场时变信息.基于此,本文利用GRACE和地面重力测量获得了中国大陆重力场的长期年变率,利用位错理论根据USGS发布的断层模型计算了2008年汶川M_s8.0级地震的同震重力变化并进行了300 km高斯滤波.GRACE卫星重力和地面重力结果均表明华北地区地下水流失严重,在绝对重力基准站上,GRACE卫星重力与绝对重力变化率较为一致,汶川区域的地面重力变化结果可视为大地震前兆信息.