2014年康定MS6.3級地震前后的重力變化特征

鄭 兵，楊 洋，馬伶俐，易天陽，李菲菲，廖明輝，溫軍軍，王偉力，高麗君

(四川省地震局測繪工程院，四川 雅安 625000)

圖1 四川測區流動重力測網圖

2014年11月22日16時55分發生了康定MS6.3級地震(震中位置：101.7°E，30.3°N)，該地震發生在折多山西側、鮮水河斷裂帶中南段，結束了該斷裂近30年來沒有較大地震發生的歷史(易桂喜等，2015；李大虎等，2015)。該地震為走滑型地震，震源深度約18 km，震中位于四川流動重力測網監測范圍(如圖1)內。由于地震在孕育過程中震區地殼內部物質遷移而使密度變化，這種密度變化使地表重力值發生變化(祝意青等，2001，2003，2005；陳運泰等，1980)，而這些變化能夠被流動重力所監測到，根據這些變化所繪制的重力場變化圖是研究地震的孕育、發生以及進行預報的主要依據(賈民育等，1995；李瑞浩等，1997；李輝等，2009；祝意青等，2009)。康定MS6.3級地震發生在四川流動重力2014年第二期完成后一個多月，重力資料能夠反映出其孕育過程中的重力變化，研究孕震過程中的重力變化對地震的預測預報和震例的總結有一定的現實意義和參考價值。

1 四川測區概況及重力資料的處理

四川測區在2010年下半年進行了流動重力網的改造，將原來支線眾多、獨立的、難以滿足6級以上強震監測預報需要(祝意青等，2001，2003，2005；陳運泰等，1980)的成都、甘孜和西昌測網改造成完整覆蓋川西龍門山斷裂、鮮水河斷裂、安寧河—則木河斷裂三大主要斷裂的區域性大網，具有較高的監測能力(鄭兵等，2014；胡敏章等，2015)，在2014年4月20日蘆山MS7.0級地震的孕震過程中就反映出了較為明顯的重力變化特征(祝意青等，2013，2015；郝洪濤等，2015)，可以說，四川測網現在具有覆蓋面積大、網型較好、監測能力較強的特點。在康定MS6.3級地震的孕震過程中也反映出了重力變化特征，本文將通過分析重力變化圖像展示出這些特征。本文使用2010年四川測網改造以后的流動重力網數據，并對數據做如下處理:(1)采用“LGADJ”程序進行擬穩平差，以獲得統一起算基準下的重力變化；(2)選用點位穩定、受周圍環境和外界影響較小、盡可能處于相對穩定的地質構造單元中(祝意青等，1999)的且分布較為合理的22個點位作為擬穩點(如圖1)；(3)將得出的數據用Kringing網格化方法對重力觀測數據進行擬合推估，做出重力變化等值線圖用于分析重力變化特征。

2 康定MS6.3級地震前后的重力變化特征分析

利用擬合推估后的數據作出重力累積變化等值線圖、一年尺度變化等值線圖和半年尺度變化等值線圖，進而分析康定MS6.3級地震孕震過程中的重力變化特征。

2.1 重力累積變化等值線圖反映出的特征

圖2 四川測區重力累積變化等值線圖(2012.08-2015.03)(單位：10-8m·s-2)

以2010年下半年為基礎，作出2012年下半年到2015年上半年的累積重力變化等值線圖(如圖2)，從圖上可以看出：(1)在2013年蘆山MS7.0級地震以前，在四川測區馬爾康—康定—石棉—西昌形成了正值變化的重力變化高梯度帶，這個重力變化高梯度帶基本上持續到2015年上半年，四川測區重力正值變化異常區域主要集中在這個高梯度帶及其東北側的三岔口(三岔口指的是北西向的鮮水河斷裂帶、北東向的龍門山斷裂帶和南北向的安寧河斷裂帶復合交會的部位)和龍門山斷裂中段部分區域。(2)2013年蘆山MS7.0級地震以后到2015年上半年，重力正值變化區域基本上維持在爐霍—康定—石棉—西昌一線東北區域，在此期間重力正負值變化的主要區域的面積和形狀還是大同小異。(3)三岔口地區始終是重力正值變化高危區域，以雅安為中心出現重力正值變化高梯度帶，重力變化等值線畸變、彎曲多出現在其附近區域。(4)在2014年上半年(如圖2d)，即康定MS6.3級地震發震前的半年，爐霍—康定—石棉—西昌重力正值變化高梯度帶向東北小金方向收縮，在小金及其附近形成小塊數值較小的負值變化區域；在爐霍—馬爾康—小金—康定形成四象限區域；0值線在康定—小金—丹巴—爐霍出現轉折、畸變。(5)在康定MS6.3級地震發震的前一個月(如圖2e)，重力正值變化高梯度帶回調，主要集中在丹巴—康定—石棉，三岔口地區重力正值變化異常區高度集中；0值線在康定附近出現轉折、畸變，康定MS6.3級地震發生在0值線轉折處附近的重力負值變化梯度帶，震中區重力變化數值回調增大。(6)在康定MS6.3級地震后約半年(如圖2f)，震中區重力變化數值已經回調為正值變化區域，測區重力正值變化異常區域面積減小，數值減小，等值線密度降低。

圖3 四川測區一年尺度變化等值線圖(2010.08-2014.08)(單位：10-8m·s-2)

2.2 重力1年尺度變化等值線圖反映出的特征

為了能夠有更豐富的數據資料來研究重力1年尺度變化的特征，本文選取了從2010年下半年到2014年下半年的數據作出重力等值線變化圖(如圖3)，圖3反映出了如下特征：(1)測區重力正負值變化區域基本上是以雅江—康定—石棉一線為分界線或該分界線附近區域，呈現出正-負-正交替變化特征，只有在2013年蘆山MS7.0級地震前(如圖3b)，測區負值變化區域較大，分界線推移至九龍—石棉—西昌一線。(2)在測區重力正負值變化區域的交替變化過程中，三岔口地區有部分或者大部分區域保持重力正值變化，在2013年蘆山MS7.0級地震前(如圖3b)重力正值變化區域三岔口正值變化區域僅有石棉地區。(3)在康定MS6.3級地震前(如圖3d)，在雅安—康定—石棉形成了一小塊負值變化區域，該區域被重力正值變化區包圍，重力正值變化區在雅安—小金、雅安—石棉—九龍形成重力正值變化異常區，0值線在上述正負變化區域出現明顯的轉折、畸變，并在上述區域形成四象限區域。(4)康定MS6.3級地震發生在兩條畸變的0值線轉折處附近，該處重力正值變化值較小。(4)2010年3月至2014年8月，震中區重力變化數值呈“減小-加速減小-回調增加”，康定地震發生在數值的回調過程中。

2.3 重力半年尺度變化等值線圖反映出的特征

選取2013年上半年至2015年上半年兩年的數據，分析康定MS6.3級地震前后的半年尺度重力變化特征(如圖4)。圖4反映出了如下重力變化特征：(1)圖4a以雅江—康定—石棉—雅安一線為界，北部是重力正值變化區，沒有大面積的重力變化高梯度帶，以南除德昌—攀枝花是正值變化外，其它區域基本上都是負值變化區域。(2)圖4b的重力變化情況則與圖4a大致相反，在九龍—石棉—雅安一線以北是負值變化，以南則是正值變化區域，也沒有大面積的重力變化高梯度帶。(3)圖4c是康定MS6.3級地震前的變化圖，在九龍—石棉—康定—雅安—成都—綿陽—廣元及其以北區域出現大面積的重力正值變化高梯度帶，在三岔口地區高梯度帶更為集中；在石棉—金口河—康定—雅安重力變化0值線出現明顯的轉折、畸變，康定地震就發生在0值線拐彎處附近；震中附近等值線形成類似四象限區域圖形。(4)圖4d是康定地震后的圖像，在九龍—冕寧—石棉—康定—爐霍形成重力正值變化高梯度帶，與圖4c相比較，高梯度帶的面積和數值均減小；震中區域重力正值變化數值回調增加；0值線在冕寧、西昌、茂縣、都江堰等多處出現明顯的畸變、轉折；三岔口地區是重力正值變化高梯度帶區域。(5)康定地震震中重力變化值呈“減小-加速減小-回調增加-加速增加”，地震發生在回調增加的時候。

圖4 四川測區半年尺度變化等值線圖(2013.03-2015.03)(單位：10-8n·s-2)

3 討論和結論

重力變化與構造應力之間有著密切的聯系(向文等，1999)，四川測區的地殼活動頻繁，處于不斷的調整過程中，雖然在較短的時間內擠壓和伸張交替進行，但是在從較長時間來看，主要是由于龍門山斷裂帶地殼受到擠壓、同時鮮水河斷裂南段—安寧河—則木河斷裂附近地殼也受到擠壓，使地下物質向三者交匯的三岔口地區運動，從而使該處地下物質密度增加，形成的重力上升變化特征最為顯著(祝意青等，2015)，這個變化特征持續多年，即使在2013年蘆山MS7.0級地震以后三岔口地區的重力變化仍然保持了較高的異常和高梯度帶。在康定地震前后，其重力變化雖然與唐山地震、于田地震、蘆山地震等較大震級的地震重力變化特征具有一定的相似性(陳運泰等，1980；李瑞浩等，1997；祝意青等，2013，2008，2015； 賈民育等，2000；盧造勛等，1978；朱岳清等，1985；申重陽等，2009，2010)，但是又有其自身特點，那就是在康定地震前后三岔口地區的累積重力變化等值線重力正值異常區變化并不是特別明顯，變化幅度不如上述地震大。雖然這與地震的震級大小有關，但這可能也與發震斷裂位于色拉哈強震破裂空段這個低速區，地震破裂尺度小(易桂喜等，2015；李大虎等，2015)有關，應力僅釋放了部分，在地震序列上則表現為除了在11月25日發生的MS5.8級地震(震中位置：101.7°E，30.2°N)外，MS3.0級以上的余震都沒有，這說明該區域的斷裂活動情況仍然值得關注。綜上所述，康定MS6.3級地震前后重力變化具有如下特征：(1)三岔口地區長期保持區域性重力正值變化異常及重力變化高梯度帶。(2)在康定MS6.3級地震前后三岔口地區的區域性重力正值變化異常及重力變化高梯度帶變化并不是特別顯著。(3)在康定MS6.3級地震前震區重力變化等值線出現四象限區域或者類似于四象限區域的分布特征。(4)康定MS6.3級地震發震位置處于0值線附近且0值線在此處發生明顯的轉折、畸變。(5)康定MS6.3級地震發生在重力減小后回調增加的過程中，震后重力繼續回調增加。