不同区域地震前重力变化与垂直形变关系的差异性及其可能机制

为了探讨不同区域地震前重力变化及其与地壳垂直形变关系差异性的可能机制，本文首先研究了地震前膨胀体在不同应力状态下四种性质不同的徽裂隙所引起的重力变化及其与垂直位移的关系，给出了相应的一些数值结果。分析了震源体处在不同力学和构造环境下，重力变化可能存在的差异以及唐山地震前重力变化的可能机制。研究结果表明，不同区域地震前重力变化与垂直位移关系的差异的一种可能机制是由于震源体所处的力学和构造环境不同，造成膨胀体内微裂隙破裂方式不同所引起；唐山地震前重力变化则可能是震前在震源区内丛集了大量垂直向张性微裂隙以及深部物质迁移至微裂隙中。     

河北唐山丰南4.5级地震前重力变化

利用首都圈地区2017~2019年流动重力观测资料,分析2019-12-05河北唐山丰南4.5级地震前不同时间尺度的重力场变化。结果表明：1）0.5 a尺度重力场变化图像可较好地反映此次地震“震前1 a重力场持续出现上升（正）变化-震前局部反向（负）变化-在重力变化梯度带零等值线附近发震”的演化过程;2）震前0.5 a、1 a和2 a尺度重力场均显示,地震发生在重力变化零等值线附近;3）地震前观测到的重力变化可能由深部热物质上涌引起。     

北京地区重力测网资料的处理和初步分析

作者对北京重力测网自1970年4月至1985年6月的全部测量资料进行了格值温度改正、统一基线场和点位、仪器台差改正等一系列的数据处理。同时,还对测点附近垂直形变和地下水水位变化与重力变化关系进行了探讨和改正,指出:该因素可引起的重力变化量与震兆信息大致相当,可达几十微伽,必须进行改正。 本文指出,在1976年唐山地震前以及其活动期间,北京测网东部的重力场发生明显的变化,且呈现与震源区重力异常符号相反的变化特征。作者认为,该区重力场的变化可能与唐山地震活动期间的华北地区应力场的加强有内在联系,是同此期间的构造活动相呼应的。因此根据重力测量资料可以获得构造活动的信息。     

唐山地震前后的重力观测资料分析

根据沿北京至山海关铁路线布设的重力剖面的观测,曾认为在唐山1976年7月28日地震前,震中区观测到约100微伽的重力变化。本文对沿该剖面1971～1980年所作重力观测的条件和精度进行了分析讨论。结果表明,上述100微伽左右的重力变化不能肯定是唐山7.8级地震的前兆。     

模拟计算的目的和方法——对本期“商榷”一文的简短答复

1976年唐山大地震给人们很大震动。当我看到河北局公布的重力资料时,感到这些数据有一种趋势性变化,似乎内涵着某种与唐山地震有内在联系的因素,从而产生了研究唐山地震所伴生的区域重力变化特征的念头,对资料初步整理以后,发现这种联系比较可靠,因而进一步产生了阐明这种联系的想法,试图做一些理论模拟工作,并选择了当时比较流行的扩容模型作为基础。1977年通海全国重力讨论会上,我将初步研究结果在会上做了“大地震引起重力场变化模式”的报告。当时使用的是1973年至1976年的重力观测数据。1979年河北局保     

地震前后相对重力测量信息熵的演化特征

本文给出了确定相对重力观测点“稳定’概率PT的方法,提出了相对重力复测网信息熵的计算方法。计算了1975年海城7.3级地震,1976年唐山7.8级地震和1983年菏泽5.9级地震前后的相对重力复测网的信息熵,并对其变化特征进行了讨论。结果表明,中、强地震前,相对重力复测网信息熵逐渐降低,震后恢复;相对重力场由震前的无序状态逐步演化为有序状态,直至发震,而震后又迅速恢复到无序状态。     

2009年姚安Ms6.0地震重力场前兆变化机理

利用2009年姚安Ms6.0地震前滇西实验场流动重力网2005—2009年9期复测数据,给出了区域重力场差分和累积动态变化图像。分析研究表明：1)重力场动态演化图像大体反映出震前地壳物质运动状态,累积动态变化更能反映区域构造运动与断裂构造作用,差分动态变化有利于突出短期局部效应;2)姚安地震显著重力“前兆”标志为:震前约2年穿过震中的近南北向正负过渡重力梯级带和约半年的以震中区为中心重力场变化呈现局部相对上升与下降的对称四象限分布;3)震中西部震前约3年持续的正重力变化应有利于震源能量的积累;4)震中区相对变化四象限分布图像反映出孕震体先存剪应力,为此提出了“闭锁剪力”前兆模式。     

2020年伽师MS6.4地震前后重力变化

基于2016年以来南疆相对重力和绝对重力观测资料,系统分析南疆区域重力场动态变化及其与2020-01-19伽师M_S6.4地震的关系。结果表明：1)区域重力场变化与区域构造关系密切,沿柯坪断裂形成多个局部重力异常区及重力变化高梯度带,反映出2016～2020年该断裂活动引起显著的地表重力场变化;2)与伽师地震孕育有关的重力场经历了“重力正异常区-四象限特征及沿柯坪断裂的重力高梯度带-反向变化发震”的演化过程;3)重力场累积变化和差分变化图像均反映出伽师地震前出现显著的重力异常变化,地震发生在重力变化梯度带、四象限中心和零等值线拐弯附近;4)重力场动态演化较好地反映出伽师M_S6.4地震孕育发生过程中出现的中期前兆现象,基于流动重力异常变化在伽师M_S6.4地震前进行一定程度的中期预测,尤其是强震地点判定。     

论唐山地震前重力变化的可靠性

对资料进行了全面处理:包括手薄检验、点位复核、格值、段差和点值计算等。然后详细分析了偶然误差、系统误差及环境干扰因素的影响。文章重点论述了1976年7月28日唐山7.8级地震前重力变化的可靠性,确认自1971年到1976年观测到的+98微伽的重力变化是地震前兆。     

利用EOF分析方法研究康定MS6.3地震前后重力时空分布异常特征

对康定MS6.3地震前后的流动重力观测数据采用正交经验函数(EOF)分析方法进行处理,分析主要模式与资料时段的MS5.0以上地震震中位置的关系,探讨主要模式代表的物理含义。结果表明,川滇地区7期累积重力观测资料中大于200 μGal的数据是偶然误差的概率大于95%。第二模式规格向量和累积重力变化均具有相似的分区特征,2013~2014年6次MS6.0以上地震和第二模式规格向量正负转换带有超过83.3%的对应率,具备重力长期变化模式。第一模式地震前后规格值序列明显的同震信号、空间相似的4象限分布以及2014年4次MS6.0以上地震和第二模式规格向量正负转换带100%的对应率表明,该模式代表重力短期变化模式。康定MS6.3地震前第一模式包含4象限特点,震中位置规格值不断增大,且地震前后变化从负转为正。     

重力重复测量精度讨论

唐山地震前观测到了重力场随时间的变化,但该变化是否可靠?引起了国内外地震工作者的关心。 本文研究了CG—2型重力仪的观测精度和仪器性能。详细分析了测量过程中各种误差的作用规律和性质。通过对现在精度估算公式的分析,提出一个比较实用的精度估算方法。并应用了相关数据处理方法估算累积误差。也对气温、气压、地下水,开采煤矿所引起的干扰进行了估算。介绍了震前重力观测中所采用的一些作业方法的依据。 最后,本文指出唐山地震前的重力变化是可靠的。但是,由于唐山地区在测网布局上存在着其它地区难以达到的有利条件。所以,今后在测量方法、仪器观测精度上还有进一步改进的必要。     

2010年玉树Ms7.1地震前的重力变化

利用中国地壳运动观测网络1998—2008年绝对重力和相对重力观测资料,获得了玉树地震区域重力场及其动态变化,从动态的观点研究了2010年4月14日玉树Ms7.1地震前区域重力场演化特征及其与地震活动的关系。结果表明：1)重力变化与甘孜 玉树断裂构造活动存在密切的空间联系,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)区域重力场动态图像较完整地反映了2010年4月14日玉树7.1级地震孕育、发生过程中出现的流动重力观测得到的异常前兆信息;3)玉树震中附近重力点值时序变化累积量超过80× 10^-8 ms-2,较好地反映了玉树地震前重力测点随时间的剧烈波动性上升变化。     

唐山地震前后的重力场及其与地壳垂直形变的关系

本文首先选择在我国具有代表意义的唐山地震前后流动重力观测资料,通过严格的数学处理,分析了系统误差与偶然误差,重力场的短期变化与长期变化。认为河北局重力组所作关于震前短期变化的结论还值得进一步研究。关于自71年至75年存在着长期变化的结论是可信的。提出了观测布网工作应当改进的一些意见。在此基础上根据实测重力场和模型重力场计算了重力位等位面的变化,研究了重力场变化与地壳形变的相互影响。结果表明无论对重力测量还是形变测量此项影响都是不能忽视的;唐山地区地震前地球内部的物质活动,地壳的实际形变要比重力、水准实测数据所反映的更为剧烈。     

北京地区活动断裂带上的重力变化的研究

对断裂带活动性与重力变化关系的研究,过去一般采用研究断裂带上的实测重力段差值随时间、空间变化特征来实现。但由于受某些条件的制约,目前供该项研究的实测重力段差值在数量上远远满足不了需要。因此,本文提出一种弥补上述不足的方法:采用计算跨活动断裂带两重力点间的差值来代替实测重力段差值。 作者用该方法对北京地区十几年的重力复测成果进行了处理后指出:在唐山地震前后,该区跨北北东和北西向断裂带上部分测段有100×10~(-8)m/s~2左右的重力变化,且跨北西向断裂带的重力变化较北北东向上的明显。重力场的这一空间与时间分布特征为用重力复测手段预报强震发震的时间与地段提供了依据。     

强震前典型重力场变化与数值预测实验

对中国大陆7次强震前出现的典型重力场变化图像（梯度带和四象限）及其量化参数进行总结。结果表明,目前采用的地震预测指标具有一定的不确定性,与测网观测时段、测点空间分布、变化幅值空间差异等具有密切关系;芦山地震前潮汐因子异常空间范围是流动重力典型变化范围的近10倍,可能与连续重力观测站的精度比流动重力联测高1个数量级有关。基于闭锁剪力模式提出利用典型重力变化图像进行地震数值预测的方法,强震前在孕震源存在的双力偶闭锁剪力的持续作用下,走滑型力偶会在地表引起四象限重力变化,倾滑型力偶会在地表引起二象限（梯度带）重力变化。预测回溯算例实验结果初步表明,该方法对走滑型和倾滑型地震的震级预测较为有效,同时可给出未来地震的地点和类型。     

强震前重力场等位面二次偏微商异常变化分析

采用相关分析方法对北京平谷台 1971～ 1977年获得的重力位 2次偏微商曲率值 K进行处理 ,消除降雨等噪声对观测值的影响 ,得到较真实的重力等位面弯曲变化值 KS。分析研究的结果表明 ,1975年 2月 4日海城 7.3级地震、1976年 7月 2 8日唐山 7.8级地震、1976年 11月 15日宁河 6 .9级地震、1977年 5月 12日宁河 6 .5级地震前 ,曲率值 KS均有明显的震前异常出现。在此基础上进行定量分析处理 ,求得各次地震前 KS值的真正异常变化量△ KS,并运用近似积分法求得异常面积与地震震级之间的关系 ,初步建立了预报方程 ,从而为单台重力异常预报不同距离发生的地震震级提供一种借鉴方法     

芦山地震科学考察观测到的重力变化

利用芦山地震科学考察流动重力观测成果及科考区域内其他流动重力观测资料,系统分析芦山地震前后重力场变化特征。结果表明：1）地震前,重力场变化显著异常特征主要表现为龙门山断裂带两侧正、负高值异常以及与龙门山、鲜水河、大凉山断裂平行或垂直的较大规模重力变化梯度带,与汶川地震前重力变化特征一致|2）地震后,重力场变化沿龙门山发生反向调整|3）中下地壳物质的生热、膨胀可能是松潘-甘孜块体震前重力变化的场源,并可能成为芦山地震及汶川地震的重要触发因素。     

华北地区强震前地壳垂直形变和重力异常

分析总结了唐山、大同和张北3次强震前地壳垂直形变异常和重力异常的相似特征，即震前均表现为地壳垂直形变正异常和重力正异常。大陆动力学的解释是由于深部上地幔的隆起造成的，大同地震与唐山地震、张北地震具有相似的孕震机理。华北强震的孕育与发生可能都与地幔热物质上涌有关，这可能是板内地震最主要的成因。要特别注意地幔隆起区内的高导层与深大断裂的交叉部位，延怀地区可能是未来强震发育的危险地区。     

灯塔M5.1地震震前重力变化特征研究

利用辽中南地区2011~2013年流动重力观测资料,深入分析研究2013年灯塔M5.1地震震前的重力空间演化特征及变化机理,结果表明:1)辽中南地区重力场异常变化与灯塔M5.1地震在时空上具有很好的对应性;2)震前1 a重力场四象限特征明显,震前0.5 a出现50μGal的正负反向变化,并伴有重力变化高梯度带,重力点值时序上升和下降趋势明显,重力剖面呈剧烈的上升-下降波动变化;3)结合2011~2012年重力变化背景场和区域地质构造分析认为,灯塔地震可能是由辽中南地区地壳深部物质迁移和地壳构造运动共同作用引起。     

智利MW8.8地震重力变化的GRACE观测与构造活动分析

利用GRACE重力卫星数据获取智利地区长期重力变化,提取特征点重力变化时间序列,分析2010 年智利MW8.8地震震前、同震及震后的重力变化,并将GRACE观测到的同震重力变化与球体位错理论模拟结果进行对比分析。结果表明,地震造成发震断层上、下盘显著的重力正负变化;特征点重力变化时序均清晰地揭示出地震造成的重力变化跃迁现象及震后3个强余震的异常信号,特别是震源域特征点重力在地震前2007~2010年呈现出“减小-增加-减小-增加-发震”的变化特征;GRACE观测到的同震重力变化与球体位错理论模拟结果在量级和分布形态上具有较好的一致性;地震不同阶段发震断层两盘重力变化亦有所差异,且受震后地层粘滞性效应影响,发震断层邻域重力变化呈持续性正负变化趋势。