渭河斷陷盆地重力場時(shí)空變化特征分析?

張永奇丁曉光蘇利娜鄭增記翟宏光1）陜西省地震局，西安 7100682）中國地震局地質(zhì)研究所，北京 100029

渭河斷陷盆地重力場時(shí)空變化特征分析?

張永奇1，2)丁曉光1，2)蘇利娜1，2)鄭增記1)翟宏光1)
1）陜西省地震局，西安 710068
2）中國地震局地質(zhì)研究所，北京 100029

近年來我國發(fā)生的幾次主要地震前后，都觀測到了較為顯著的重力變化，祝意青等人根據(jù)重力點(diǎn)值、重力場變化曾給出這些地震中期預(yù)測意見。渭河斷陷盆地地理位置特殊，受青藏塊體、鄂爾多斯塊體、華北塊體、揚(yáng)子塊體的共同作用，盆地內(nèi)活動(dòng)構(gòu)造極為發(fā)育，主要以北西向、近東西向、北東向正斷層為主。歷史上曾發(fā)生1556年華縣814級(jí)特大地震，近年來地震活動(dòng)較弱，僅發(fā)生兩次4～5級(jí)地震。因此有必要研究渭河盆地重力場變化特征，總結(jié)地震前后重力變化規(guī)律，為該地區(qū)中長期地震預(yù)測預(yù)報(bào)提供參考依據(jù)。

（1）方法。選取1992—2014年的關(guān)中測網(wǎng)流動(dòng)重力測量資料，采用中國地震局實(shí)用化攻關(guān)推廣應(yīng)用軟件《LGADJ》進(jìn)行平差，平差基準(zhǔn)采用9個(gè)重力測點(diǎn)組成的擬穩(wěn)基準(zhǔn)，首先依據(jù)祝意青等的方法選擇擬穩(wěn)點(diǎn)，其次對(duì)解算參數(shù)進(jìn)行多次調(diào)整，直到獲得的平差結(jié)果精度最高為止，以此獲得29期高精度重力點(diǎn)值。采用Kriging插值方法計(jì)算重力場，首先對(duì)Kriging進(jìn)行變異函數(shù)模型選取，根據(jù)擬合點(diǎn)與實(shí)測點(diǎn)殘差最小作為標(biāo)準(zhǔn)獲得最優(yōu)變異函數(shù)，以此作為Kriging算法的函數(shù)模型，進(jìn)而獲得差分和累積重力場變化圖，并結(jié)合研究時(shí)間區(qū)域內(nèi)1998年1月5日涇陽M4.8地震、2009年11月25日的高陵M4.4地震，分析了地震前后重力點(diǎn)值變化和重力場變化特征，最后結(jié)合區(qū)內(nèi)GPS觀測結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比分析。

（2）結(jié)果。在涇陽、高陵地震前，震中附近的測點(diǎn)都出現(xiàn)了重力值上升-下降-上升的變化規(guī)律。分析渭河盆地西部和東部重力點(diǎn)變化情況，發(fā)現(xiàn)盆地西部重力點(diǎn)在地震前均表現(xiàn)為重力值下降，而東部則表現(xiàn)為上升。分析差分及累積重力場變化發(fā)現(xiàn)，涇陽、高陵地震前后重力場變化符合擴(kuò)容理論，即表現(xiàn)為重力值上升-下降-上升的三階段變化，且兩次地震均發(fā)生在重力正負(fù)差異變化高梯度帶零值線附近，差異變化分別達(dá)到155×10-8ms-2，80×10-8ms-2，兩次地震都發(fā)生在零值線拐彎處（圖1和圖2）。

圖1　1992—1997年重力場變化（單位：1×10-8ms-2）

圖2 1998—2009重力場變化（單位：1×10-8ms-2）

（3）結(jié)論。基于1992—2014年關(guān)中重力測網(wǎng)資料進(jìn)行平差計(jì)算，對(duì)重力點(diǎn)值、重力場進(jìn)行了分析，結(jié)果表明：①相比于自由網(wǎng)平差和經(jīng)典平差，擬穩(wěn)平差解算精度較高，對(duì)網(wǎng)形要求較低，受起算基準(zhǔn)擾動(dòng)影響較小，適合測網(wǎng)中沒有絕對(duì)重力點(diǎn)平差計(jì)算；②涇陽地震、高陵地震前后重力值時(shí)序變化表明，震中附近重力點(diǎn)呈現(xiàn)正值變化-負(fù)值變化-正值變化規(guī)律，渭河盆地西部大部分重力點(diǎn)在兩次地震前都表現(xiàn)為下降，而盆地東部重力點(diǎn)則表現(xiàn)為上升；③分析差分及累積重力場變化，渭河盆地重力場變化遵循重力值上升-下降-上升的變化過程，符合擴(kuò)容理論，震中位于重力正負(fù)差異變化高梯度帶零值線拐彎處，同時(shí)根據(jù)2010—2014年重力場累積變化圖知，在渭河盆地西部的寶雞地區(qū)和東部的蒲城附近出現(xiàn)重力變化高梯度帶，未來地震趨勢值得關(guān)注；④對(duì)比GPS資料，渭河盆地東部GPS面應(yīng)變膨脹拉張區(qū)對(duì)應(yīng)重力負(fù)值變化區(qū)，渭河盆地中西部GPS面應(yīng)變壓縮區(qū)對(duì)應(yīng)重力正值變化區(qū)，且GPS最大剪應(yīng)變區(qū)對(duì)應(yīng)重力變化高梯度帶。

基金項(xiàng)目：?陜西省地震局啟創(chuàng)基金（2013‐06，2015‐14），十二五重大項(xiàng)目“關(guān)中大震危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)項(xiàng)目”資助。