遼寧地區近期重力場時空演變特征與中小地震震中分布

王永江，李子濤，孔繁強，梁 放，戚建勛，底欣欣

（遼寧省地震局，遼寧 沈陽 110034）

0 引言

遼寧及周邊地區近期中小地震較為活躍，2008年以來共發生2.0及以上地震1114次，3.0～3.9級151次，4.0～4.9級22次，5.0～5.9級3次。其中，2013年1月23日以來遼陽燈塔M5.1級，2013年4月22日遼蒙邊界科爾沁左翼后旗M5.7級地震尤為引人關注。

地震是地殼運動的產物，是地殼運動中應力積累—釋放的必然結果。地球重力場是時間和空間的函數，受地殼運動和地球內外部物質分布變化的影響。地震重力監測所獲得的地表或空間重力場動態變化，包含著豐富的地殼運動和地震運動信息。中國東部地區本底地震為5.0級，通俗講就是中國東部地區隨時隨地都有發生5.0級地震的可能，那么近年來遼寧地區重力場時空動態變化與中小地震震中分布關系的確定，對于利用流動重力資料捕捉遼寧地區中強地震信息，為綜合地震預測提供重力學依據，意義重大。本文將利用2008年以來遼寧地區流動重力資料，分析遼寧地區近期重力場時空演變特征，探尋重力場時空變化與構造運動、地震活動性的關系。

1 資料介紹

遼寧地區流動重力網由7個環，3條分別與山東、河北及內蒙古相連的支線構成（見圖1）。重力網有90個重力測點和96個重力測段，基本控制了遼寧地區主要構造。測量使用兩臺拉科斯特G型重力儀，按照《重力測量規范》進行，2008年以來觀測成果精度高，儀器自差互差較小，其各項精度指標見表1。

觀測資料的處理利用中國地震局實用化攻關推廣的應用軟件（LGADJ）進行，經典平差，北鎮為起算點。基值為1997、1998年兩年四期觀測成果加權平均值。

圖1 遼寧地區重力網示意圖Fig.1 Sketch of gravity network in Liaoning area

表1 觀測成果精度（單位：10-8m·s-2）

2 近期重力場時空演化特征

2.1 2008年4月—基值（圖2）

整個區域重力場形態以正場為主，變化范圍在（-10～40）×10-8m·s-2。遼南測區海城—岫巖一帶，重力場變化梯度較大，形態較為復雜，變化量最高值達40×10-8m·s-2，呈現出半封閉趨勢異常形態，遼南其它地區重力場形態簡單平緩。遼西測區重力場形態在二十家子、朝陽、大廟一帶為軸線形成條狀重力變化高值區，變化幅度達40×10-8m·s-2，其它地區重力場形態簡單，沒有形成明顯的異常趨勢。

圖2 遼寧地區重力變化等值線圖2008.4—基值（單位：10-8m·s-2）Fig.2 Contours of gravity variation in Liaoning area 2008.4-datum（Unit：10-8m·s-2）

2.2 2009年5月—基值（圖3）

整個測區重力場變化范圍在（-20～50）×10-8m·s-2。其中遼南測區重力場變化仍以正場為主，海城大石橋一帶重力場變化梯度較大，形態較為復雜，遼南東南部一帶重力變化呈現大面積半封閉的重力上升區，重力變化高達50×10-8m·s-2，并有向北黃海增大的趨勢。遼西測區重力場形態較為平緩，重力變化幅度不大，出現朝陽、大廟及遼蒙交界一帶重力變化由正轉負現象。

圖3 遼寧地區重力變化等值線圖2009.5—基值（單位：10-8m·s-2）Fig.3 Contour map of gravity variation in Liaoning area 2009.5-datum（Unit：10-8m·s-2）

2.3 2010年5月—基值（圖4）

測區重力場變化范圍在（-20～60）×10-8m·s-2。遼南地區重力場形態較為復雜，重力變化幅度較大，呈現大面積半封閉的重力上升形態，重力變化最高達60×10-8m·s-2，并有向北黃海增大的趨勢。遼西測區重力場形態較為簡單，重力變化幅度不大，表現與圖3相一致。

圖4 遼寧地區重力變化等值線圖2010.5—基值（單位：10-8m·s-2）Fig.4 Contour map of gravity variation in Liaoning area 2010.5-datum（Unit：10-8m·s-2）

2.4 2011年5月—基值（圖5）

整體測區重力場變化范圍在（-30～20）×10-8m·s-2。重力變化幅度較小。遼南測區重力場變化形態呈北東向展布，在沈陽、鞍山、海城、金縣一帶呈現北東向條帶負值區，下降幅度達20×10-8m·s-2左右。遼南東南部岫巖莊河一帶，重力場為正值區，重力變化幅度不大，并由原來大面積半封閉的重力上升形態，表現為下降反轉趨勢。遼西測區重力場形態較為簡單，重力變化幅度不大，只是在朝陽、大廟及遼蒙交界一帶重力變化仍為下降趨勢，變化量達30×10-8m·s-2。遼西其它地區重力場形態簡單平緩，變化幅度很小，基本屬于平靜場態。

圖5 遼寧地區重力變化等值線圖2011.5—基值（單位：10-8m·s-2）Fig.5 Contour map of gravity variation in Liaoning area 2011.5-datum（Unit：10-8m·s-2）

2.5 2012年5月—基值（圖6）

整個測區重力場變化范圍在（-50～20）×10-8m·s-2。遼南測區重力場變化形態較為復雜，遼南東南部一帶重力異常由正值轉負值區，且變化梯度較大，下降幅度高達50×10-8m·s-2左右，并有向北黃海增大趨勢。蓋州附近地區表現為重力場整體下降區凸現的上升區。遼西測區重力場形態以大面積下降形態為主，但變化形態較為簡單平緩。朝陽、大廟及遼蒙交界一帶重力變化梯度較大，下降趨勢明顯，變化量達45×10-8m·s-2左右，并有繼續增大的趨勢。

圖6 遼寧地區重力變化等值線圖2012.5—基值（單位：10-8m·s-2）Fig.6 Contour map of gravity variation in Liaoning area 2011.5--datum（Unit：10-8m·s-2）

3 重力場異常與中小地震震中分布

2008年遼寧地區（東經119.0～124.0°，北緯38.7～42.7°）共發生3.0～3.9級地震13次，4.0～4.9級地震4次，遼南地區發震地點多位于重力異常高值區域，即圖2海城—蓋州—岫巖地區。該地區為北東向構造金州斷裂與北西向構造海城河—大洋河隱伏斷裂交匯地區，可以認為，2008年中小地震、重力場高值異常的發生與上述兩條斷裂活動有關。遼西地區異常區僅在異常西北部發生一次3.0～3.9級地震（圖7a）。

圖7 遼寧地區M3.0級以上地震震中分布圖（2008—2013年4月）Fig.7 Epicenters distribution of over M3.0 earthquakes in Liaoning area（2008—2013.04）

2009年遼寧地區（東經119.0～124.0°，北緯38.7～42.7°）共發生3.0～3.9級地震20次，4.0～4.9級地震5次，頻度高于2008年。發震地點集中位于兩個區域，海城—岫巖地區和北黃海地區。分析認為北黃海地區地下結構存在應力積累—釋放現象，地上表現為重力場高值異常和地震發生；海城—岫巖地區重力場2009年未見異常，重力場異常由海城—岫巖地區向北黃海沿岸遷移，這一遷移過程應與地下物質遷移相關。重力場異常結果恰好證明了相關文獻的研究結果，即流動重力觀測主要反映的是地下流體運移與變遷的信息（圖7b）。

2010年遼寧地區（東經119.0～124.0°，北緯38.7～42.7°）共發生3.0～3.9級地震24次，4.0～4.9級地震1次，震中分布同樣處于海城—岫巖地區和北黃海地區。期間，遼東南地區重力場變化表現為大面積高值異常，異常值由北黃海向海城—蓋州一線緩慢降低（60～30）×10-8m·s-2。地震發生明顯與重力場異常相關（圖7c）。

2011年遼寧地區（東經119.0～124.0°，北緯38.7～42.7°）共 發 生3.0～3.9級 地 震4次，4.0～4.9級地震1次，地震頻度較低，遼寧內陸僅有一個3.0～3.9級地震。2011年曾有過一次大的地震事件，2011年3月11日本東海岸Ms9.0級大地震。圖5為日本地震后的遼寧地區重力場，重力場變化表現平靜，整個測區未見異常發生，2012年重力場表現會如何呢（圖7d）。

2012—2013年4月遼寧地區（東經119.0～124.0°，北緯38.7～42.7°）共發生3.0～3.9級地震31次，4.0～4.9級地震7次，5.0～5.9級1次，地震頻度、強度均高于前4年。震中分布多數集中出現在：(1）北黃海地區，與重力場異常相對應；(2）遼西地區，與遼蒙交界地帶重力場異常相呼應；(3）海城附近地區，重力場整體下降區凸現的上升區（圖7e）。

4 結論與討論

（1）測區重力場出現了正、負高值異常區，重力異常區的出現與地震的發生相關聯，重力異常區的時空演變特征與中小地震震中位置的遷移有關，證明流動重力監測成果可以為確定中強地震的發震地點提供信息，進而為中強地震預測服務；

（2）重力異常區時空變化受地殼運動和地球內外部物質分布變化的影響；

（3）中小地震的發生雖然多出現在重力場異常區內，可亦有少部分落在重力場異常區外，說明了地震預測的復雜性；

（4）2012年遼東南重力場由正異常反向轉為負異常，高值由北黃海沿岸向周邊擴散，需加強研究。

［1］孫少安，等.關于區域重力場變化基準的思考［J］.大地測量與地球動力學，32（1）.?