陸態網淮北連續重力中強地震異常分析

丁雨 尹傳兵

摘? 要：文章選取觀測點周邊400km范圍內6個4.5級以上地震為研究對象，連續重力記錄到地震波的最大振幅、持續時間與地震的震級、震中距存在正相關性，中強地震前連續重力高頻信號出現擾動現象。

關鍵詞：連續重力;響應特征;擾動現象;正相關

中圖分類號：P315.72? ? ? ?文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2019）30-0069-03

Abstract： In this paper， six earthquakes of magnitude 4.5 or above within 400 km around the observation point were selected as the research objects. The maximum amplitude and duration of seismic waves recorded by continuous gravity were positively correlated with the magnitude and distance of the earthquake， and the continuous gravity high-frequency signals were disturbed before medium-strong earthquakes.

Keywords： continuous gravity; response characteristic; disturbance phenomenon; positive correlation

引言

地震是地殼破裂或斷層快速滑動的一種表現形式，在地殼形變過程中密度的改變，引起重力發生一定變化。固體潮連續觀測記錄與潮汐變化有關的地殼運動，地震預報研究更多關注疊加在固體潮曲線上的非潮汐變化過程，提取與地震有關的地球物理背景信息。研究人員在連續重力的短臨監測方面開展許多工作，發現強震前連續重力儀記錄數據出現臨震擾動現象（郝曉光等，2008;王梅等，2009），異常振幅形態呈“紡錘型”。楊又陵等（2003）報道的新疆地震臺網在2001年11月14日我國昆侖山口西M 8.1地震前GS-15重力儀觀測到“緩慢地震事件”。為此，本文依托陸態網淮北站gPhone型連續重力觀測資料，分析區域內中強地震前連續重力非潮汐信息的變化特征。

1 基本情況

淮北站建于相山背斜南翼，位于蘇、魯、豫、皖交界處，距郯-廬斷裂帶西側約120km，其東側方向為山脈，西側為平原，雨季雨水順山體方向向南泄流，周圍寒武系和奧陶系灰巖出露，重力觀測山洞位于山體半坡，洞體為奧陶系灰巖，巖層產狀近于直立，裂隙發育。洞體進深160米，覆蓋大于50米，植被為冠、喬木林及雜草，洞內溫度15.8℃，年、日溫度變化符合觀測“規范”要求。

2 資料選取

陸態網連續重力觀測儀器為Micro-g LaCoste公司gPhone型彈簧重力儀，2009年10月安裝運行。本文選取2010年1月1日至2018年3月31日的安徽省測震臺網編目資料，以重力觀測點為原點，以400公里為半徑做區域圓形緩沖，得到ML4.5及以上震例6個見表1。

3 響應特征分析

淮北連續重力儀較為清晰的記錄到6次中強地震同震響應，重力儀的地震波同震響應的形態都為脈沖震蕩型，無階躍，其最大幅度、持續時間見表2。

地震波同震響應最大幅度的地震為江蘇高郵4.9級地震，振幅達38012×10-8m·s-2，震中距278.1km;最小的為安徽安慶4.8級地震，振幅為1590×10-8m·s-2，震中距369.2km。連續重力記錄到同震響應地震波的波幅大小與其地震的震級、震中距存在較好的正相關。對于同一地區發生的，波幅與震級成正相關，不同區域發生的地震，由于傳播過程中能量的衰減，遠距離的較大地震引起的波幅可能小于震級小的地方震。

一般來說，對于同一觀測儀器，震級大的地震攜帶更多的釋放能量。淮北連續重力地震波同震響應特征顯示，地震波同震響應持續時間最長的地震為安徽阜陽4.8級13.9min，震中距136.9km，其次為江蘇高郵4.9級12.8min，震中距278.1km，河南周口4.6級的持續時間最短4.8min，震中距199.2km，河南周口4.6、5.0級的地震波同震響應持續時間都相對較短，震后曲線快速恢復光滑，回到震前趨勢上，無階躍，漂移速度未發生改變。一般來說，連續重力儀記錄到地震波的持續時間與其地震的震級、震中距存在較好的正相關，震級大、震中距短的地震波能量衰減延續時間會相對長一點。

4 重力異常分析

截取6次中強震震前20天和震后5天的gPhone重力觀測數據，2015年3月14日安徽阜陽4.8級、3月23日4.1級地震間隔9天，適宜放寬數據時間尺度。通過數字高通濾波器，對連續重力數據濾波后，得到高頻重力殘差值，繪制淮北連續重力中強地震前后的高頻信號圖見圖1，圖中表明中強地震前存在“重力擾動”現象。

對6次中強震連續重力數據高頻信號顯示：2010年10月24日周口5.0級震前10月20-24日高頻信號出現由弱-強-弱的紡錘狀異常變化;2011年1月19日安慶4.8級、2011年3月8日周口4.6級和2015年3月14日阜陽4.8級震前均出現持續3-5天的紡錘狀異常現象;2016年10月20日射陽4.8級震前10月4-5日、10月8-9日、10月17-18日和10日21日出現多次紡錘狀異常現象;2012年7月20日高郵4.9級震前未出現明顯異常，震后7月22-25日出現紡錘狀信號增強現象。

5 結論

淮北臺gPhone型連續重力儀，數字化秒采樣技術的應用，不僅能記錄到長周期形變波，而且能夠記錄到本區域內的中強地震波和地脈動等高頻信息，提供了重力場緩慢變化、 重力潮汐和疊加在潮汐曲線上的高頻信息等更為豐富的地球物理信息。重力儀記錄到本區域6次中強震同震響應地震波，形態為脈沖震蕩型，地震參數與響應特征有一定對應性，地震波同震響應的振動幅度、持續時間與震級、震中距存在較好的正相關性。河南周口4.6、5.0級的地震波同震響應持續時間都相對較短，可能與地震波傳播路徑的區域地質構造條件有關。

淮北地區6次中強震的重力高頻信息見表3，5次地震事件記錄到震前“重力擾動”，1次記錄到震后“重力擾動”，其形態為紡錘狀。2010年10月24日河南周口5.0級、2012年7月20日江蘇高郵4.9級和2016年10月20日江蘇射陽4.8級的重力數據掃描時段內，西太平洋先后出現2010年13號鲇魚、14號強臺風暹芭，2012年8號韋森特，2016年18號暹芭、19號艾莉、21號莎莉嘉、22號海馬等強臺風，強臺風登陸中國福建、浙江等大陸，臺風途徑影響地區引起極端天氣變化并伴有強暴風雨。

針對重力擾動現象，不同學者給出截然不同的解釋。李杰等認為泰安重力高頻異常信號主要由臺風、強對流天氣等引起。尹傳兵等發現淮北重力高頻異常信號受到臺風等影響因素外，與地震存在一定對應。王新勝等發現2013年4月20日蘆山7.0級震前發現兩種性質的“重力擾動”信號，判定大震前重力擾動現象的客觀存在。淮北重力3次高頻異常信號掃描時段客觀存在強臺風事件，2011年1月19日安徽安慶4.8級、2011年3月8日河南周口4.6級和2015年3月14日安徽阜陽4.8級震前掃描時段內西太平洋及中國近海未發生強臺風事件，而且3次震前出現高頻異常信號。

本研究表明淮北連續中強地震前存在“重力擾動”現象，文中地震事件震級較小且數量不大，震前“重力擾動”是否是慢地震或地震異常，還需客觀謹慎論證。

參考文獻：

[1]郝曉光，胡小剛，許厚澤，等.汶川大地震前的重力擾動[J].大地測量與地球動力學，2008，28（3）：129-131.

[2]王梅，李愛東，鄭建常.臺風引起的重力擾動現象[J].地震學報，2009，31（6）：641-649.

[3]楊又陵，趙根模，高國英，等.2001年11月14日昆侖山口西M8.1地震前的緩慢地震事件[J].國際地震動態，2003，9：1-4.

[4]李杰，盧雙苓，殷海濤，等.泰安重力觀測高頻波動信號分析[J].西北地震學報，2009，31（03）：265-271.

[5]尹傳兵，丁雨，吳坤.陸態網淮北連續重力潮汐觀測質量評定[J].內陸地震，2018，32（04）：379-386.

[6]尹傳兵，丁雨，李驚生，等.陸態網淮北g-Phone型連續重力儀觀測高頻擾動分析[J].科技資訊，2018，16（19）：31-34.

[7]王新勝，韓宇飛，徐偉民.震前重力擾動與臺風引起的重力擾動主頻率特征分析[J].地震，2016，36（04）：196-204.