Earthquake epicentroids in the Beijing-Tianjin-Tangshan-Zhangjiakou region inversed by gravity variation data

Introduction Since the 1960s, gravity changes associated with seismogenesis and earthquake occurrences have been found by many researchers and various physical mechanisms have been proposed to explain these relationship (MEI, 1993; Chen, et al, 1979; Li, Fu, 1983). The US/China joint project beginning in 1981 presented a thorough study of the relationship between gravity variations and earthquake occurrences in the Beijing-Tianjin-Tangshan-Zhangjiakou (BTTZ) region, leading to a combined…     

基于CORS站网监测三峡地区陆地水负荷对地壳形变和重力变化的影响

三峡地区水资源丰富,加上三峡水库蓄放水的影响,水动力环境复杂,对该区域陆地水负荷变化影响的研究还比较薄弱.本文基于CORS站网,辅以少量重力台站数据,采用负荷形变和重力场球谐分析方法,研究了三峡地区陆地水负荷对地壳形变和重力变化的影响.本文研究发现：①基于CORS站网能够监测陆地水负荷引起的地壳形变和地面重力时空变化.②陆地水负荷对垂直形变的影响达厘米级,对水平形变的影响较小,对地面重力的影响可达数百微伽.③2011年1月至2015年6月陆地水负荷对垂直形变影响的年变化趋于平衡,对地面重力变化影响主要集中在三峡水库和重庆市附近.④基于CORS站网确定的三峡地区陆地水地壳垂直形变,与GRACE卫星重力成果在分布规律和趋势上具有较高的一致性,但在部分区域存在差异.本文研究成果可用于水动力环境监测与水资源保护利用,为高程基准和重力基准的动态维护提供支持.

     

Dynamic pattern characteristics of fault deformation and gravity field in the development process of Yongdeng M S =5.8 earth quake

ＤｙｎａｍｉｃｐａｔｅｒｎｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｆａｕｌｔｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎａｎｄｇｒａｖｉｔｙｆｉｅｌｄｉｎｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｐｒｏｃｅｓｏｆＹｏｎｇｄｅｎｇＭＳ＝５．８ｅａｒｔｈｑｕａｋｅＺＡＩＳＥＮＪＩＡＮＧ...     

The mechanism of regional gravity changes before and after the Tangshan earthquake

ＴｈｅｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆｒｅｇｉｏｎａｌｇｒａｖｉｔｙｃｈａｎｇｅｓｂｅｆｏｒｅａｎｄａｆｔｅｒｔｈｅＴａｎｇｓｈａｎｅａｒｔｈｑｕａｋｅＲＵＩ－ＨＡＯＬＩ（李瑞浩）ＪＩＡＮ－ＬＩＡＮＧＨＵＡＮＧ（黄建梁）ＨＵＩＬＩ（李辉）ＤＯＮＧ－ＳＨＥＮＧ...     

中国大陆地磁场Z 分量日变幅的时空特征分析

通过分析中国大陆76个地磁台站2008年1月1日至2010年12月31日地磁场Z分量日变幅的时空特征,得到结论如下:①在时间上,回归分析和傅里叶分析结果表明,所有台站地磁Z分量的日变幅均有明显的周期性变化,周期主要有365天、183天、122天、73天等,其中365天的周期振幅最大(即年周期)。②空间上,地磁场Z分量日变幅随纬度整体呈非线性变化,在25°N附近存在拐点(极大值点),在15°～25°N,日变幅随纬度的增加而增加,在25°～50°N,Z的日变幅随纬度的增加而减小。③通过地磁场Z分量日变幅时空分布与等效电流对比,结果显示地磁场Z分量日变幅的时空变化特征主要是由等效电流的时空演化决定的。④若粗略地把地磁场Z分量日变幅最大值所处的纬度视为等效电流的焦点所在的纬度,则焦点所在纬度夏季最高,春秋季次之,冬季最低,逐日焦点变化最大可达10°。     

利用动力学方法解算GRACE时变重力场研究

本文利用动力学方法建立GRACE (Gravity Recovery And Climate Experiment) K波段距离变率 (KBRR)观测、轨道观测与重力场系数的观测方程, 通过GRACE Level 1B观测数据,成功解算出全球月时变重力场模型——IGG时变重力场模型,并将2008—2009年的解算结果与GRACE三大数据处理机构美国德克萨斯大学空间中心CSR (Center for Space Research)、美国宇航局喷气推进实验室JPL(Jet Propulsion Laboratory)和德国地学研究中心GFZ (GeoForschungs Zentrum) 发布的最新全球时变重力场模型进行详细对比分析.结果表明:IGG结果在全球质量异常、中国及周边地区质量异常的趋势变化、全球质量异常均方差、2~60每阶位系数差值以及亚马逊流域和撒哈拉沙漠等典型区域平均质量异常等方面与CSR、JPL和GFZ解算的RL05结果较为一致.其中,IGG解算结果在2~20阶与CSR、GFZ和JPL最新解算结果基本一致,20~40阶IGG解算结果与GFZ、JPL单位最新解算结果较为接近,大于40阶IGG结果介于CSR与GFZ、JPL之间;亚马逊流域平均质量异常周年振幅IGG、CSR、GFZ和JPL获取到的结果分别为17.6±1.1 cm、18.9±1.2 cm、17.8±0.9 cm和18.9±1.0 cm等效水柱高.利用撒哈拉沙漠地区的平均质量异常做反演精度评定,IGG、CSR、GFZ和JPL的时变重力场获取到的平均质量异常均方差分别为1.1 cm、0.9 cm、0.8 cm和1.2 cm,表明IGG解算结果与CSR、GFZ和JPL最新发布的RL05结果在同一精度水平.     

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...     

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.      

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。     

Dynamic pattern characteristics of fault deformation and gravity field in the development process of Yongdeng M S=5.8 earthquake

In this paper, the fault deformation abnormality, dynamic evolution features of gravity and vertical deformation field in the seismogenic process of the Yongdeng, Gansu Province earthquake on July 22, 1995 are studied primarily. There appeared α-β-γ tri-stage anomaly at three sites near the epicenter, and there appeared anomalies of step and sudden jump at more than 10 sites in outer region since 1993. The high value area before shock, coseismic effect and process of recovery aftershock were monitored by portable gravity data. Data reflects the changing process of fault movement from the quasi-linear to the nonlinear in the near source region during seismogenic development of the Yongdeng earthquake and evolution of gravity field from heterogeneity of seismogenic term to quasi-homogeneity of postseismic term. There exists close relationship between strong earthquake and dynamic evolution of regional stress-strain field. Considering all above, the experience and lessons in this medium-short term prediction test are summarized.     

位场垂向导数零值位置空间变化规律研究(英文)

本文推导了简单规则形体(单一边界、双边界和多边界)重力异常垂向一阶导数和重力异常垂向二阶导数零值位置的解析表达式,并研究了其空间变化规律;对难以得到其零值位置解析表达式的简单规则形体,利用其剖面图和断面图上的零值位置来研究其空间变化规律。研究结果表明,重力异常垂向二阶导数与重力异常垂向一阶导数零值位置的空间变化规律基本一致,只是重力异常垂向二阶导数零值位置比重力异常垂向一阶导数的零值位置更靠近地质体上顶面边缘位置,且其分辨能力更强。对于单边界模型,随着埋深的增加,重力异常垂向导数的零值位置均自形体上顶边缘位置向外侧偏移,但最终均能收敛于某一固定值;对于双边界模型,随着埋深的增加,重力异常垂向导数的零值位置自形体上顶边缘位置一直向外侧偏移;对于多边界模型,随着埋深的增加,重力异常垂向导数零值位置自形体上顶边缘位置向外侧收敛,部分边界的零值位置重合并消失。最后通过实际资料检验了方法的有效性和可靠性。     

泾阳4.8级地震前后重力变化探析

系统分析了泾阳Ms4．8地震前后陕西关中地区流动重力观测资料，探讨了重力场的时空变化及其映震特征。结果表明：①震前在震中区附近形成较显著地重力负异常区，且与沉降区基本吻合。②泾阳地震震中区既是重力变化梯度带，也是重力异常的正值区到负值区的过度带。③由于震源区应力作用方式是以水平为主的左旋走滑运动，震前局部重力异常不显著。     

利用海洋重力场变化分析洋底板块运动

洋底板块运动是地球动力学和全球变化研究的重要内容.本文根据质量迁移与地球外部重力场变化的对应关系,利用不同时期测高资料推算的1995—2019全球海洋重力场变化结果,反演分析全球洋底板块运动特征.研究表明,板块汇聚边界、板块内无震海岭、海山群、断裂带等区域重力异常变化显著,而在板块离散边界无明显变化趋势;西南印度洋中脊、大西洋中脊、中印度洋中脊等地区重力异常垂直梯度变化显著,且在西太平洋俯冲带、部分海岭区域也存在明显变化,其空间分布与地形基本吻合.海洋重力场变化整体上准确反映了全球洋底板块构造运动.相较于重力异常变化反演结果,重力垂直梯度的变化能够更为准确地反映洋底板块运动特征,特别是在洋中脊区域,扩张速率越小,垂直重力梯度变化越显著.此外,详细讨论了测高海洋重力场不确定因素对洋底板块运动分析结果的影响,海面坡度改正是主要因素之一.

     

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。     

Determination of the degree 120 time-variable gravity field in the Sichuan-Yunnan region using Slepian functions and terrestrial measurements

The terrestrial time-variable gravity measurements are characterized by a high signal-to-noise ratio and sensitivity to the sources of mass change in the Earth's crust. These gravity data have many applications, such as surface deformation, groundwater storage changes, and mass migration before and after earthquakes. Based on repeated terrestrial gravity measurements at 198 gravity stations in the Sichuan-Yunnan region (SYR) from 2015 to 2017, we determine a time series of degree 120 gravity fields using the localized spherical harmonic (Slepian) basis functions. Our results show that adopting the first 6 Slepian basis functions is sufficient for effective localized Slepian modeling in the SYR. The differences between two gravity campaigns at the same time of year show an obvious correlation with tectonic features. The degree 120 timevariable gravity models presented in this paper will benefit the study of the regional mass migration inside the crust of the SYR and supplement the existing geophysical models for the China Seismic Experimental Site.     

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.     

Investigation on the relation between the gravity anomaly，crustal deformation and underground water

Ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎｏｎｔｈｅｒｅｌａｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｇｒａｖｉｔｙａｎｏｍａｌｙ，ｃｒｕｓｔａｌｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎａｎｄｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄｗａｔｅｒＸｕｅ－ＦａｎｇＷＵ（吴雪芳），Ｓｈｉ－ＨｕａＴＩＡＮ（田世华）ａｎｄＧｕ...     

利用GRACE时变重力场探测2010年中国西南干旱陆地水储量变化

GRACE(Gravity Recovery And Climate Experiment)卫星计划为监测陆地水储量变化提供了有效技术手段.本文采用2003至2010年共计8年的GRACE月重力场模型反演中国西南区域陆地水储量变化,与GLDAS(Global Land Data Assimilation System)全球水文模型进行对比分析,其结果在时空分布上均符合较好,同时在2009年秋至2010年春该区域陆地水储量均呈现明显减少,与该时段云贵川三省的干旱事件相一致;比较分析了2009年秋至2010年春GRACE反演陆地水储量变化与TRMM(Tropical Rainfall Measuring Mission)合成数据计算的月降雨量的时空分布,两组结果均与西南干旱事件对应时段与区域十分吻合;对近8年的陆地水储量变化与月降雨量数据进行相关性分析,其结果表明陆地水储量变化与降雨量强相关,即降雨量是导致陆地水储量变化的主要因素;分析该区域地表温度变化,结果显示2009年9月至2010年3月地表温度均比历史同期高,地表温度的升高加剧了陆地水储量的减少.     

利用小波分析重力的长期变化

运用小波滤波方法估算Chandler和周年项的潮汐因子.本文分析了四个台站(Brussels, Boulder, Membach以及Strasbourg)的观测记录,运用合成潮方法得到重力残差后,用Daubechies小波带通滤波器滤波残差,得到256～512 d时间尺度上的序列,根据标准差最小原则确定观测极潮周年和Chandler项的周期,然后利用最小二乘法估算它们的潮汐因子,同时给出未经模型改正的周年重力.由于高阶Daubechies小波构造的滤波器具有良好的频率响应,且能压制信号中的高阶异常成分,使滤波的信号更加光滑,因此计算结果具有更小的均方差,更加可靠.     

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.