2018年興文5.7級地震和2019年珙縣5.3級地震前重力場變化

王青華 馮建林 檀玉娟 李洋洋

摘要：利用2015—2018年川滇地區(qū)的流動重力觀測資料，分析了2018年四川興文57級地震和2019年珙縣53級地震前不同時間尺度的重力場演變過程。結(jié)果表明川滇地區(qū)的重力場變化對這2次地震有較好的反映：① 一年尺度的重力場變化圖像較好地反映2次地震前重力場由“趨勢性重力異常變化→低值變化→在重力變化高梯度帶的零等值線附近發(fā)震”的演化過程;②不同時間尺度重力場均顯示，2次地震均發(fā)生在重力變化梯度帶零等值線附近，進(jìn)一步佐證了重力場動態(tài)變化圖像對強震地點預(yù)測具有重要的指示意義。

關(guān)鍵詞：興文57級地震;珙縣53級地震;重力場變化;四川

中圖分類號：P315726?? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A?? 文章編號：1000-0666（2019）03-0393-05

0 引言

地震孕育過程中的地殼變形和震源介質(zhì)性質(zhì)變化會引起震區(qū)周圍重力場的變化，因此，通過定期流動重力重復(fù)觀測，有可能捕捉到與震源變化有關(guān)的重力前兆信息（Chen et al，1979;顧功敘等，1997;徐厚澤，2003;孫和平，2004;Imanishi et al，2004）。為監(jiān)測強震活動頻繁的川滇交界地區(qū)的重力場時空動態(tài)變化特征及其與構(gòu)造活動的關(guān)系，捕捉可能出現(xiàn)的地震前兆信息（祝意青等，2010），四川省地震局和云南省地震局在該區(qū)域布設(shè)了重力監(jiān)測網(wǎng)。自2014年起，該重力測網(wǎng)采用高精度重力測量儀器開始每年2期的重復(fù)重力觀測。

2018年12月16日，四川省興文縣（2824°N，10495°E）發(fā)生57級地震，2019年1月3日在四川省珙縣（2820°N，10486°E）又發(fā)生了53級地震。這2次地震震中相距約10 km，且震中均位于四川省東南部，構(gòu)造上屬于川滇地塊與華南地塊的交界區(qū)域，附近分布有馬邊—鹽津斷裂、昭通—蓮峰斷裂、華鎣山斷裂帶等多條斷裂構(gòu)造。本文利用2015—2018年川滇地區(qū)的重力測網(wǎng)觀測資料，分析2018年四川興文57級地震和2019年珙縣53級地震前不同時間尺度區(qū)域重力場變化，探討該區(qū)域重力場的異常變化與地震孕育、發(fā)生的關(guān)系。

1 測網(wǎng)概況及資料處理

2018年興文57級地震和2019年珙縣53級地震震區(qū)及周邊重力網(wǎng)由國家重大工程項目重力網(wǎng)、四川省地震區(qū)域重力網(wǎng)和云南省地震區(qū)域重力網(wǎng)構(gòu)成，當(dāng)前測網(wǎng)的分形維數(shù)為143～162，具備監(jiān)測研究區(qū)內(nèi)5級以上地震的能力（孫少安等，2015;胡敏章等，2015;王青華等，2019），如圖1所示。四川省、云南省和湖北省地震局每年開展2期流動重力觀測，采用絕對重力控制與相對重力聯(lián)測相結(jié)合的方法進(jìn)行準(zhǔn)同步觀測，觀測儀器使用FG5絕對重力儀及LCR-G型、CG-5型相對重力儀（邢樂林等，2016）。

使用《LGADJ》程序?qū)τ^測資料進(jìn)行處理，以下關(guān)、麗江、鄉(xiāng)城、攀枝花、水城、貴州和瀘州7個絕對重力點為控制點，對觀測資料進(jìn)行經(jīng)典平差計算;先確定各臺儀器的先驗方差，經(jīng)過多次迭代，再重新進(jìn)行平差計算，以得到最佳合理解算結(jié)果（祝意青等，2013，2015，2017;郝洪濤等，2016;王同慶等，2017;馮建林等，2017）;經(jīng)過統(tǒng)一基準(zhǔn)解算的重力平差計算結(jié)果內(nèi)在質(zhì)量較好，2015—2018年每期的重力測量精度均優(yōu)于10×10-8 ms-2;采用Kriging方法對重力變化進(jìn)行數(shù)據(jù)網(wǎng)格化，對不規(guī)則離散重力點數(shù)據(jù)進(jìn)行最佳擬合，并通過矩陣濾波，最終獲得基于絕對重力控制解算下的川滇地區(qū)重力場變化圖像。

2 區(qū)域重力場變化圖像

諸多學(xué)者曾對川滇地區(qū)2015年前的重力變化進(jìn)行過相關(guān)研究（祝意青等，2013，2015，2017;陳石等，2014;孫少安等，2015;胡敏章等，2015;王青華等，2019），本文的重力場變化主要是利用2015—2018年川滇地區(qū)重力資料聯(lián)合計算獲得的新研究成果（圖2）。

（1）2015-10—2016-10，川滇交界地區(qū)重力場變化劇烈，主要表現(xiàn)為自南向北由正向負(fù)變化，并沿西昌、美姑一帶出現(xiàn)重力變化高梯度帶，幅值約為60×10-8 ms-2;測網(wǎng)西南部的保山地區(qū)形成幅值約為40×10-8 ms-2的局部重力異常區(qū)，并于2015年10月30日和2016年5月18日，在重力變化梯度帶的零等值線附近分別發(fā)生保山50級和云龍51級地震（圖2a）。

（2）2016-10—2017-10，川滇交界地區(qū)重力場出現(xiàn)了一定的反向變化現(xiàn)象，西昌、美姑一帶的重力變化高梯度帶向東北延伸至宜賓附近，幅度有所減小，約為40×10-8 ms-2;測網(wǎng)西南部的保山地區(qū)局部重力異常區(qū)依然存在，幅值約為50×10-8 ms-2，并于2017年3月27日在重力變化梯度帶的零等值線附近發(fā)生漾濞51級地震（圖2b）。

（3）2017-10—2018-10，川滇交界地區(qū)西昌—美姑—宜賓重力變化高梯度消失，并在西昌和宜賓—昭通—攀枝花等地區(qū)出現(xiàn)了一對范圍為20×10-8 ms-2的局部重力異常區(qū)，并在零等值線附近分別發(fā)生西昌51級地震（2018年10月31）及興文57級地震和珙縣53級地震;測網(wǎng)西南部的保山地區(qū)重力場出現(xiàn)反向變化，但變化較平緩（圖2c）。

22 震前半年尺度重力場變化

為分析研究2018年興文57級地震和2019年珙縣53級地震震前區(qū)域重力場的短期前兆變化特征，繪制了這2次地震前半年尺度的區(qū)域重力場差分動態(tài)變化圖像（圖3）。

（1）2017-10—2018-04，區(qū)域重力場自西向東出現(xiàn)負(fù)-正-負(fù)的變化格局，重力場變化在（-20～30）×10-8 ms-2;并在四川西昌—攀枝花地區(qū)出現(xiàn)貫通南北的重力正值變化異常區(qū);在宜賓一帶形成幅值約為40×10-8 ms-2的重力變化高梯度帶（圖3a）。

（2）2018-04—2018-10，區(qū)域重力場變化具有分區(qū)特征（圖3b）。2017-10—2018-04出現(xiàn)的貫通南北的重力正值變化異常區(qū)在西昌附近急劇收縮，西昌以南地區(qū)出現(xiàn)與上期反向的變化特征，并在西昌以北地區(qū)產(chǎn)生局部重力異常區(qū)及其伴生的重力變化高梯度帶，西昌地震即發(fā)生在重力變化零等值線附近;2017-10—2018-04在宜賓一帶形成的梯度帶發(fā)生90°轉(zhuǎn)折，表現(xiàn)為在宜賓—昭通一帶形成與NE向的華鎣山斷裂帶走向較為一致的梯度帶，幅值約為50×10-8 ms-2，興文57級地震和珙縣53級地震發(fā)生在與NE向的華鎣山斷裂帶走向基本一致的重力變化梯度帶的轉(zhuǎn)彎部位、零等值線附近。