2008年于田Ms7.3地震前重力場(chǎng)動(dòng)態(tài)變化特征分析＊

申重陽(yáng)李 輝孫少安楊光亮玄松柏談洪波劉少明

1)中國(guó)地震局地震研究所,武漢 430071

2)地殼運(yùn)動(dòng)與地球觀測(cè)實(shí)驗(yàn)室,武漢 430071

2008年于田Ms7.3地震前重力場(chǎng)動(dòng)態(tài)變化特征分析＊

申重陽(yáng)1,2)李 輝1,2)孫少安1,2)楊光亮1,2)玄松柏1,2)談洪波1,2)劉少明1,2)

1)中國(guó)地震局地震研究所,武漢 430071

2)地殼運(yùn)動(dòng)與地球觀測(cè)實(shí)驗(yàn)室,武漢 430071

基于 1998年以來(lái)的中國(guó)大陸流動(dòng)重力網(wǎng)觀測(cè)數(shù)據(jù),分析 2008年 3月新疆于田7.3級(jí)地震前區(qū)域重力場(chǎng)動(dòng)態(tài)變化的演化特征。結(jié)果表明:區(qū)域重力場(chǎng)動(dòng)態(tài)演化圖像反映了該地震孕育的中長(zhǎng)期 (2～10年)基本信息;該地震孕育時(shí)的顯著重力標(biāo)志為持續(xù)多年的正重力變化(上升)和較大規(guī)模的重力變化梯級(jí)帶,前者有利于地震能量的不斷積累,后者有利于地震破裂的發(fā)生;該地震孕育過(guò)程中相關(guān)重力場(chǎng)變化呈增大-加速增大-減速增大的過(guò)程,與 1976年唐山 7.8級(jí)地震具類似特征;與該地震有關(guān)的多年 (8年)最大累積重力變化達(dá) 200×10-8ms-2。

于田地震;重力觀測(cè);重力場(chǎng);動(dòng)態(tài)變化;孕震

1 引言

地震重力監(jiān)測(cè)所獲得的地表或空間重力場(chǎng)動(dòng)態(tài)變化,主要由地表測(cè)點(diǎn)位置變化、地表整體變形運(yùn)動(dòng)(主要指垂直位移)以及地球內(nèi)部介質(zhì)構(gòu)造變形與密度變化之間耦合運(yùn)動(dòng)所引起,其包含較為豐富的地殼變動(dòng)和地震運(yùn)動(dòng)信息。地震孕育發(fā)生過(guò)程蓄含于地殼運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,通過(guò)重力場(chǎng)動(dòng)態(tài)變化的深入分析,有可能捕獲某些強(qiáng)震前兆有效信息,這是利用重力手段探索地震機(jī)理研究和開展地震預(yù)測(cè)的基本出發(fā)點(diǎn)。

2008年 3月 21日新疆于田 M s7.3地震,是2001年昆侖山口西Ms8.1地震以來(lái),對(duì)中國(guó)大陸強(qiáng)震活動(dòng)具有一定影響的主要地震,祝意青等[1]利用重力變化成功對(duì)其進(jìn)行了中期預(yù)測(cè),說(shuō)明了重力手段對(duì)大震預(yù)測(cè)的潛力。本文將從重力場(chǎng)變化的角度,分析地震孕育過(guò)程中重力場(chǎng)動(dòng)態(tài)變化的特征,為大震孕育發(fā)生的重力學(xué)標(biāo)志和地震預(yù)測(cè)提供重力學(xué)依據(jù)。

2 地震前區(qū)域重力場(chǎng)動(dòng)態(tài)變化圖像

2.1 于田地震簡(jiǎn)況

2008年3月21日新疆于田7.3級(jí)地震,震源深度 19 km,為主震余震型。地震位于西昆侖地震帶和阿爾金地震帶的交匯部位,即塔里木盆地南緣,北東向阿爾金斷裂帶西南端,毗鄰西昆侖山區(qū)邊緣。震中區(qū)附近發(fā)育近東西向向南突出的弧形逆沖斷裂和東側(cè)的左旋走滑斷裂。從活動(dòng)地塊來(lái)說(shuō),屬于青藏和西域兩大活動(dòng)地塊區(qū)過(guò)渡部位 (包括巴顏喀拉、東昆侖和塔里木 3個(gè)二級(jí)活動(dòng)地塊和西昆侖山前、阿爾金兩個(gè)邊界活動(dòng)帶),地塊邊界活動(dòng)帶內(nèi)發(fā)育有以擠壓和走滑為主的活動(dòng)斷裂,淺源地震基本沿?cái)嗔寻l(fā)生[2]。

2.2 重力觀測(cè)數(shù)據(jù)與結(jié)果

研究數(shù)據(jù)來(lái)源于中國(guó)大陸流動(dòng)重力網(wǎng)觀測(cè)數(shù)據(jù)成果[3],即中國(guó)地殼運(yùn)動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的重力網(wǎng)和中國(guó)數(shù)字地震網(wǎng)絡(luò)的重力網(wǎng)的觀測(cè)數(shù)據(jù),前者為 4期數(shù)據(jù)(1998、2000、2002、2005),后者為 1期數(shù)據(jù) (2007);絕對(duì)觀測(cè)采用 FG5絕對(duì)重力儀,相對(duì)觀測(cè)一般使用LCR-G型重力儀,部分使用 CG5相對(duì)重力儀,絕對(duì)控制精度優(yōu)于 5×10-8ms-2,相對(duì)單程測(cè)量精度優(yōu)于 15×10-8ms-2;經(jīng)絕對(duì)重力控制下的整體處理解算,構(gòu)成 1998年以來(lái) 2～3年尺度的震前重力場(chǎng)動(dòng)態(tài)變化;處理結(jié)果表明,各期結(jié)果的點(diǎn)值精度均在(11～16)×10-8ms-2以內(nèi),任意兩期結(jié)果獲得的重力變化精度在 20×10-8ms-2左右。研究表明[3],目前運(yùn)行的中國(guó)大陸流動(dòng)重力網(wǎng)及其觀測(cè)數(shù)據(jù),能夠反映較大空間尺度的重力場(chǎng)演化的基本輪廓。

為了研究于田地震,只截取東經(jīng) 90°以西觀測(cè)成果,其中研究區(qū)觀測(cè)網(wǎng)線布局如圖 1所示。區(qū)域重力場(chǎng)動(dòng)態(tài)變化采用兩種表現(xiàn)形式:一為差分動(dòng)態(tài)變化圖像,表示兩期之間的相對(duì)重力變化,其可突出觀測(cè)區(qū)域不同時(shí)期重力場(chǎng)動(dòng)態(tài)演化的差異信息;二為累積動(dòng)態(tài)變化,表示相對(duì)某一期或某一基準(zhǔn)的重力變化,其可突出觀測(cè)區(qū)域不同時(shí)期重力場(chǎng)動(dòng)態(tài)演化的相對(duì)累積狀態(tài)。根據(jù)中國(guó)大陸 1998—2007年重力場(chǎng)動(dòng)態(tài)變化解算結(jié)果,于田地震區(qū)域重力場(chǎng)差分動(dòng)態(tài)變化和累積動(dòng)態(tài)變化圖像分別如圖 2、圖 3所示。

圖 1 區(qū)域流動(dòng)重力網(wǎng)布局與地震分布示意圖Fig.1 Sketch of gravity network and earthquakes in the studed region

2.3 重力場(chǎng)差分動(dòng)態(tài)變化特征

從圖 2可見(jiàn),1998—2000年,于田 7.3級(jí)地震震中區(qū)北部存在低值正 (或上升)重力變化區(qū) (20× 10-8ms-2以內(nèi)),震中區(qū)南部和東部為大片低值負(fù)(或下降)重力變化區(qū) (一般低于 40×10-8ms-2,局部達(dá) 60×10-8ms-2以上),于田地震孕育部位處于正負(fù)變化區(qū)的過(guò)渡梯級(jí)帶上,毗鄰正變化區(qū)南突部位。另外,區(qū)域中東部夾于兩局部負(fù)重力變化之間低值部位為昆侖山口西 8.1級(jí)地震部位,這種重力場(chǎng)變化狀態(tài)可能表明震源區(qū)處于閉鎖狀態(tài);新疆西緣低值正負(fù)重力變化特征是否受 1998年 5月 30日阿富汗 7.1級(jí)地震影響有待進(jìn)一步研究。

2000—2002年,除拉薩北部存在南北向負(fù)變化條帶外,區(qū)域整體呈現(xiàn)大片正重力變化(幅值達(dá) 120×10-8ms-2),拉薩-烏魯木齊間存在近南北向的正負(fù)交接重力變化梯級(jí)帶 (應(yīng)與昆侖山口西 8.1級(jí)地震同震響應(yīng)以及震后短期調(diào)整效應(yīng)有關(guān))。于田地震孕育部位處于向北東拐凸的 100×10-8ms-2等值線附近,重力變化明顯增加。

2002—2005年,區(qū)域重力變化呈現(xiàn)中部高、南北低格局,中部呈現(xiàn)大片正變化區(qū),顯著局部正異常變化位于昆侖山口西 8.1級(jí)地震東側(cè),局部最大重力變化達(dá) 120×10-8ms-2,說(shuō)明昆侖山口西 8.1級(jí)地震后,區(qū)域存在明顯的大震震后恢復(fù)調(diào)整效應(yīng);新疆北部從之前的持續(xù)正變化區(qū)變?yōu)樨?fù)變化區(qū),最大負(fù)變化達(dá) 100×10-8ms-2,說(shuō)明其與 2003年 9月 27日俄中蒙交接地區(qū) 7.8級(jí)地震直接相關(guān),應(yīng)反映該地震的同震響應(yīng);區(qū)域南部呈現(xiàn)一較大局部負(fù)重力變化區(qū),最大負(fù)重力變化達(dá) 80×10-8ms-2,局部負(fù)重力變化區(qū)的西側(cè)呈現(xiàn)低值正變化區(qū),于田地震孕育在該正變化區(qū)西南緣,為正負(fù)重力變化過(guò)渡部位,這種正負(fù)重力變化分區(qū)特征可能與2005年10月8日巴基斯坦 7.8級(jí)地震有關(guān)。

圖 2 于田 7.3級(jí)地震前重力場(chǎng)差分動(dòng)態(tài)變化圖像(單位:10-8ms-2)Fig.2 Dynamic gravity changes differed in two adjacent campaign before YutianMs7.3 earthquake(unit:10-8ms-2)

圖 3于田 7.3級(jí)地震前重力場(chǎng)累積動(dòng)態(tài)變化圖像(單位:10-8ms-2)Fig.3 Dynamic gravity changes accumulated before YutianMs7.3 earthquake(unit:10-8ms-2)

2005—2007年,區(qū)域東南部負(fù)重力變化向東遷移收縮并向北北東向發(fā)展,穿越昆侖地震震中西側(cè)與北部負(fù)重力變化區(qū)連接,形成負(fù)重力變化區(qū)南北貫通局面,西部正變化區(qū)收縮并向北發(fā)展,說(shuō)明區(qū)域處于昆侖大震后的反相調(diào)整時(shí)期;于田地震孕育部位基本維持 2002—2005年的狀態(tài),處于西部大片正變化區(qū)南緣核部。

從上可以看出,盡管區(qū)域重力場(chǎng)變化明顯受昆侖山口西 8.1級(jí)地震孕育發(fā)生及震后調(diào)整的控制以及周邊大震的影響,但于田地震孕育部位除 1998—2000年重力變化呈現(xiàn)正負(fù)變化梯級(jí)帶外,一直處于重力正變化狀態(tài)。

2.4 重力場(chǎng)累積動(dòng)態(tài)變化特征

從圖 3可知,2000—1998年情況如上所述。

2002—1998年,區(qū)域西部呈現(xiàn)巨大正重力變化區(qū),幅值顯著增強(qiáng) (最大達(dá) 140×10-8ms-2),并向東、向南擴(kuò)展,正變化核心部位不變;區(qū)域東部負(fù)重力變化區(qū)往昆侖山 8.1級(jí)地震震中西側(cè)收縮,較大負(fù)變化范圍明顯增大;正負(fù)重力變化過(guò)渡地帶從南往北明顯呈北東-南北-北東向梯級(jí)帶;于田地震孕育部位處于巨大正變化區(qū)核心西南緣的北西向梯級(jí)帶上。這種區(qū)域重力變化格局明顯受昆侖山口西8.1級(jí)地震發(fā)生的影響。

2005—1998年,除東、南和北部邊緣存在小片負(fù)變化區(qū)外,區(qū)域基本呈現(xiàn)大片重力正變化區(qū):西南部重力正變化基本維持不動(dòng),幅值略有增強(qiáng) (最大達(dá) 160×10-8ms-2),北部正重力變化向南運(yùn)動(dòng)并在靠近昆侖山大震部位形成局部正重力變化(最大達(dá)100×10-8ms-2),使在區(qū)域中部形成兩個(gè)顯著的局部分異的正變化區(qū);于田地震孕育部位仍處于西南正變化核心區(qū)西南緣的梯級(jí)帶上(亦或位于正負(fù)重力變化過(guò)渡梯級(jí)帶正變化一側(cè)),該處 80×10-8ms-2重力等值線明顯向北拐曲,而震中處于此拐曲的東翼尾部,可能說(shuō)明閉鎖震源體阻擋吸收帕米爾構(gòu)造結(jié)向北的推擠作用;南部出現(xiàn)局部負(fù)變化區(qū),應(yīng)與 2005年 10月巴基斯坦 7.8級(jí)地震影響有關(guān):地震孕育后期,震源體呈“閉鎖”狀態(tài),可能對(duì)帕米爾構(gòu)造結(jié)向北推擠起阻擋作用,向北物質(zhì)流減少而造成重力負(fù)變化。

2007—1998年與 2005—1998年重力變化格局基本維持,西部巨大局部正重力變化幅值繼續(xù)增強(qiáng)(達(dá) 220×10-8ms-2),南部局部負(fù)重力變化沿青藏高原南部碰撞帶往東擴(kuò)展。

從上述累積重力變化可以看出,于田地震孕育部位除 1998—2000年重力變化呈現(xiàn)正負(fù)變化梯級(jí)帶外,一直處于最大正重力變化區(qū)西南側(cè)梯級(jí)變化帶上,且其北部一直呈現(xiàn)巨大正重力變化。

3 于田Ms7.3地震孕育過(guò)程的重力場(chǎng)變化分析

3.1 區(qū)域重力場(chǎng)動(dòng)態(tài)變化動(dòng)力學(xué)機(jī)制

研究區(qū)包括青藏高原區(qū)西部、新疆地區(qū)和青海西部,屬青藏亞板塊和新疆亞板塊,該地區(qū)現(xiàn)今地殼動(dòng)力主要來(lái)源于印度板塊和歐亞板塊的碰撞作用[4-6]。青藏高原南部區(qū)重力變化主要表現(xiàn)為地表隆升作用和地下致密作用;隨著印度板塊不斷向北擠壓推進(jìn),地殼壓縮增厚,青藏高原北部區(qū)和新疆地區(qū),逐步出現(xiàn)擠壓匯聚運(yùn)動(dòng)和側(cè)向擠出運(yùn)動(dòng),前者表現(xiàn)為隆升(重力減少)和質(zhì)量盈余 (重力增加),后者表現(xiàn)出質(zhì)量虧損(重力減少)。

地殼垂直運(yùn)動(dòng)對(duì)重力觀測(cè)變化具有一定影響,一般來(lái)說(shuō),每抬升 (或沉降)1 cm,將引起測(cè)點(diǎn)約3.086×10-8ms-2的下降 (或上升)重力變化。目前高精度地表垂直運(yùn)動(dòng)觀測(cè)主要通過(guò)水準(zhǔn)觀測(cè)來(lái)獲取,但因其觀測(cè)周期長(zhǎng),并與重力觀測(cè)不同步或不相匹配,故只能利用有關(guān)水準(zhǔn)測(cè)量成果粗略估算地表垂直運(yùn)動(dòng)對(duì)重力變化的影響。中國(guó)大陸現(xiàn)今垂直形變速率圖[7,8]表明:喜馬拉雅地區(qū)、昆侖山地區(qū)以隆升為主,垂直運(yùn)動(dòng)速率約為 0～+20 mm/a,相當(dāng)重力變化減少 0～6.2×10-8ms-2/a;塔里木、準(zhǔn)嘎?tīng)枴⒉襁_(dá)木等盆地以沉降為主,垂直運(yùn)動(dòng)速率為 0～-10 mm/a,相當(dāng)重力變化增加 0～3.1×10-8ms-2/a;研究區(qū)其他地區(qū)垂直運(yùn)動(dòng)速率約為 -5～+3mm/a,相當(dāng)重力變化增加 (1.6～-1.0)×10-8ms-2/a。可以看出,地表垂直運(yùn)動(dòng)對(duì)研究區(qū)展示的重力變化沒(méi)有重要影響,難以改變重力變化的基本特征。一般來(lái)說(shuō),地表重力變化主要由地表觀測(cè)點(diǎn)的位置變化、地表整體變形運(yùn)動(dòng)以及地球內(nèi)部因構(gòu)造塊體變形運(yùn)動(dòng)的密度變化效應(yīng)引起[9-11]。因此,對(duì)研究區(qū)來(lái)說(shuō),正重力變化主要反映地下物質(zhì)增多,而負(fù)重力變化主要反映地下物質(zhì)減少。

震源機(jī)制和地表破裂顯示,于田地震以拉張為主兼有走滑運(yùn)動(dòng)的傾滑破裂[2],即說(shuō)明震源的擠張性質(zhì),這可能主要因深部擠壓與地表局部張性作用所致。隨著印度板塊下插擠壓作用和向北推移,以及塔里木盆地的阻擋作用,造就震區(qū)地殼物質(zhì)運(yùn)動(dòng)和應(yīng)力應(yīng)變場(chǎng)的復(fù)雜性,盡管地表存在一些局部沉降作用,但從總體來(lái)說(shuō),與震源有關(guān)的局部構(gòu)造物質(zhì)運(yùn)動(dòng)效應(yīng)以隆升(重力減少)為主,與地殼深部致密作用造成的地表重力效應(yīng)具有相互抵消效應(yīng),震中附近一直存在低值正重力變化,說(shuō)明地下物質(zhì)致密效應(yīng)略強(qiáng)于隆升效應(yīng)。總之,于田 7.3級(jí)地震是青藏高原碰撞帶西緣 (帕米爾構(gòu)造結(jié))向北推擠活動(dòng)造成區(qū)域構(gòu)造變動(dòng)響應(yīng)的結(jié)果。2000年以來(lái),盡管區(qū)域重力變化明顯受到昆侖山口西 8.1級(jí)地震和周邊強(qiáng)震的影響,但孕震部位始終處于重力變化不斷增加、累積重力變化梯級(jí)帶穩(wěn)定發(fā)展與維持狀態(tài),孕震區(qū)北側(cè)始終呈現(xiàn)巨大正累積重力變化,可能反映了震源區(qū)能量不斷積累、深部閉鎖狀態(tài)和剪切應(yīng)力狀態(tài)。

3.2 孕震不同階段重力場(chǎng)動(dòng)態(tài)變化特征

從圖 2和圖 3可以看出,除孕震部位主要呈現(xiàn)梯級(jí)變化帶外,與地震有關(guān)的重力場(chǎng)動(dòng)態(tài)演化的最顯著特征是,孕震區(qū)北側(cè)呈現(xiàn)一個(gè)大片、十分醒目的正重力變化區(qū)。一般來(lái)說(shuō),區(qū)域物質(zhì)運(yùn)動(dòng)質(zhì)量的總體增加,其所攜帶的能量亦增加,有利于地震孕育積累。為此,我們以該正重力變化的演化來(lái)分析孕震不同階段特征。

從差分動(dòng)態(tài)重力變化圖像 (圖 2)來(lái)看,正重力變化區(qū)范圍不夠穩(wěn)定,明顯受昆侖山口西 8.1級(jí)地震的影響。1998—2000年正重力變化區(qū)核心部位毗鄰孕震區(qū),最大重力變化約 20×10-8ms-2; 2000—2002年則正重力變化核心區(qū)東移遠(yuǎn)離孕震區(qū),最大重力變化增加到約 100×10-8ms-2;2002—2005年正重力變化核心區(qū)繼續(xù)東移遠(yuǎn)離孕震區(qū),最大重力變化不變,仍約 100×10-8ms-2;2005—2007年正重力變化核心區(qū)移至孕震部位,最大重力變化約 60×10-8ms-2(表 1)。其明顯特征表現(xiàn)為持續(xù)多年(5年以上)的正變化特征,差分最大重力變化呈增大-加速增大(震前約 8～6年)-減速增大 (震前約 6～1年)-發(fā)震過(guò)程,反映了地震孕育能量積累-加速積累-減速積累-發(fā)震過(guò)程。

從累積動(dòng)態(tài)變化圖像(圖 3)來(lái)看,正重力變化區(qū)范圍基本穩(wěn)定,核心部位毗鄰孕震區(qū),幅值變化明顯受昆侖山口西 8.1級(jí)地震的影響。2000—1998年正重力變化區(qū)最大重力變化約 20×10-8ms-2; 2002—1998年其最大重力變化為 130×10-8ms-2; 2005—1998年則其最大重力變化為 160×10-8ms-2;2007—1998年其最大重力變化約 220×10-8ms-2(表 1)。其明顯特征表現(xiàn)為震中區(qū)北部存在持續(xù)多年(5年以上)的正變化特征,累積最大重力變化呈增大-加速增大 (震前約 6年)-減速增大 (震前約 3年)-發(fā)震過(guò)程,反映了地震孕育能量累積過(guò)程。

表 1 孕震相關(guān)區(qū)域重力場(chǎng)最大動(dòng)態(tài)變化(單位:10-8ms-2)Tab.1 Max imum dynam ic gravity change related to seismogen ic process(un it:10-8m s-2)

3.3 與 1976年唐山 7.8級(jí)地震的比較

李瑞浩等[12]通過(guò)系統(tǒng)處理分析地震前后 34期的重力測(cè)量數(shù)據(jù),以北京為起算點(diǎn),給出了天津、唐山和山海關(guān)測(cè)點(diǎn)隨時(shí)間變化曲線 (圖 4),其真實(shí)反映了唐山 7.81級(jí)地震前后重力變化的全過(guò)程。不難看出,從“差分”意義上來(lái)說(shuō),如李瑞浩等[12]所描述的唐山地震前后重力變化具有明顯的階段特征,即 1971—1975年的緩慢上升階段、1975年至 1976年 7月震前的反向快速下降階段和震后的平緩恢復(fù)過(guò)程;但從“累積”意義上來(lái)說(shuō),唐山地震前后重力變化具有“上升-加速上升(震前約 2～3年)-減速上升(震前約 1年)-發(fā)震-恢復(fù)”的基本特征,愈靠近震中愈明顯。比較唐山地震和于田地震前累積重力變化階段特征,不難看出兩次地震盡管由于區(qū)域構(gòu)造動(dòng)力環(huán)境的和重力變化源等存在巨大差異,但震前重力變化具有大體特征類似的變化過(guò)程。

圖 4 唐山地震前后重力變化 (單位:10-8ms-2)Fig.4 Gravity changes before and after Tangshan earthquake(Unit:10-8ms-2)

另外,于田地震與汶川 8.0級(jí)地震前重力變化過(guò)程亦相似[13]。

3.4 孕震條件與大震判定分析

地震源于地殼深處,為當(dāng)介質(zhì)應(yīng)力應(yīng)變能量積累到一定程度而造成的剪切破裂。據(jù)此推知,地震孕育發(fā)生應(yīng)滿足兩個(gè)基本條件:

一為能量積累條件,比如地殼內(nèi)部物質(zhì)不斷集聚變形運(yùn)動(dòng),對(duì)大地震來(lái)說(shuō)這種集聚變形運(yùn)動(dòng)應(yīng)是大范圍的,地表重力變化上升或正重力變化應(yīng)是有利于能量積累的可能標(biāo)志之一;

二為破裂條件,在震源區(qū)周邊應(yīng)力持續(xù)失衡作用下,震源區(qū)相對(duì)薄弱部位或剪切作用明顯地帶(一般靠近已存斷裂帶)首先破裂,重力梯級(jí)變化帶,特別在重力變化相對(duì)上升和相對(duì)下降的過(guò)渡部位,往往為物質(zhì)膨脹(密度減少)和收縮 (密度增加)的過(guò)渡部位,易于產(chǎn)生剪應(yīng)力而發(fā)震。

基于這種觀點(diǎn),利用重力變化進(jìn)行大震的 (空間)判定應(yīng)采取如下方法:

1)能量積累條件判定。呈現(xiàn)特征重力變化,即:持續(xù)多年的較大規(guī)模和范圍的正或上升重力變化。此時(shí),可選區(qū)域內(nèi)的最大累積重力變化為特征重力變化量,其可為孕震源提供能量來(lái)源 (大范圍判定);

2)破裂地域判定。除應(yīng)具備構(gòu)造運(yùn)動(dòng)條件外,還應(yīng)具備一定的物質(zhì)運(yùn)動(dòng)變異條件,如呈現(xiàn)較大規(guī)模的正、或負(fù)、或正負(fù)交接過(guò)渡的重力變化梯級(jí)帶(尤其轉(zhuǎn)折部位),其有利于地震破裂發(fā)生 (縮小范圍判定)。

于田 7.3級(jí)地震顯然符合上述條件和方法。發(fā)震強(qiáng)度判定可依據(jù)最大累積重力變化,如于田地震多年 (8年)最大累積重力變化達(dá) 200×10-8ms-2。發(fā)震時(shí)間判定可依據(jù)最大累積或差分重力變化的趨勢(shì)來(lái)判定,當(dāng)累積或差分重力變化呈減速增加時(shí),往往成為發(fā)震時(shí)間標(biāo)志。汶川地震前重力變化亦證實(shí)上述論點(diǎn)[13]。

4 結(jié)論

1)基于中國(guó)大陸 1998年以來(lái)流動(dòng)重力觀測(cè)數(shù)據(jù),分析區(qū)域重力場(chǎng)動(dòng)態(tài)演化圖像,盡管受到昆侖山地震發(fā)生和震后調(diào)整的巨大影響,但仍能夠分辨出較大空間尺度的與于田 7.3級(jí)地震孕育有關(guān)的重力場(chǎng)動(dòng)態(tài)演化基本特征,能夠捕捉于田 7.3級(jí)地震孕育的中長(zhǎng)期時(shí)間尺度 (2～10年)信息,其中累積重力變化圖像更為明顯。

2)于田 7.3級(jí)地震孕育發(fā)震的顯著重力標(biāo)志為持續(xù)多年的正重力變化 (上升)和較大規(guī)模的重力變化梯級(jí)帶,前者有利于地震能量的不斷積累,后者有利于地震破裂的發(fā)生。

3)從累積動(dòng)態(tài)變化看,與該地震孕育有關(guān)的重力場(chǎng)呈增大-加速增大-減速增大-發(fā)震的過(guò)程,與唐山地震、汶川地震孕育不同階段的重力場(chǎng)變化特征基本相似。

4)于田地震多年 (8年)最大累積重力變化達(dá)200×10-8ms-2,說(shuō)明強(qiáng)震的發(fā)生需要較大的能量積累。

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12 李瑞浩,等.唐山地震前后區(qū)域重力場(chǎng)變化機(jī)制 [J].地震學(xué)報(bào),1997,19(4):399-407.(Li Ruihao,et al. The mechanis m of regional gravity changes before and after the Tangshan earthquake[J].Acta Seis mologica Sinica, 1997,19(4):399-407)

13 申重陽(yáng),等.重力場(chǎng)動(dòng)態(tài)變化與汶川Ms8.0地震孕育過(guò)程[J].地球物理學(xué)報(bào),2009,52(10):2 547-2 557. (Shen Chongyang,et al.Dynamic variations of gravity and the preparation process of theWenchuanMs8.0 earthquake [J].Chinese J.Geophys,2009,52(10):2 547-2 557)

CHARACTERISTIC ANALYSIS OF DYNAM IC GRAVITY CHANGE BEFORE YUTIANMs7.3 EARTHQUAKE,2008

Shen Chongyang1,2),Li Hui1,2),Sun Shaoan1,2),Yang Guanliang1,2),
Xuan Songbai1,2),Tan Hongbo1,2)and Liu Shaoming1,2)
1)Institute of Seismology,CEA,Wuhan 430071
2)CrustalMovementLaboratory,Wuhan 430071

On the basis of the data and results of the repeated gravity observation ne twork in Chinese mainland since 1998,the evolution characteristics of dynamic gravity field changes in the seis mogenic region before Yutian Ms7.3 earthquake in Mar,2008 has been analyzed and summarized.The dynamic evolution images of regional gravity field reflects the middle-long term(two to ten years)essential information during the earthquake preparation.The notable gravity symbols of the earthquake preparation are positive gravity change(rise)lasted for many years and relatively large-scale gradient zone of gravity change that the former is in favorof continuous accumulation of seismic energy and the latter makes for occurrence of seismic rupture.The related gravity change during the process of the earthquake preparation have the characteristics:increase-accelerated increase-decelerated increas which is similar to that of TangshanMs7.8 earthquake in 1976.The maximum accumulative gravity change related to the earthquake can reach 200×10-8ms-2.

YutianMs7.3 earthquake;gravimetry;gravity field;dynamic change;seismogeny

P315.72+6

A

1671-5942(2010)04-0001-07

2010-02-23

國(guó)家自然科學(xué)基金(40574012,40374031);國(guó)家“十一五”科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目(2006BAC01B02-02);中國(guó)地震局監(jiān)測(cè)運(yùn)行項(xiàng)目(201210)

申重陽(yáng),男,1963年生,研究員,主要從事地球重力學(xué)與地殼運(yùn)動(dòng)觀測(cè)研究、地震機(jī)理與預(yù)測(cè)研究.E-mail:scy907@163.com