时变重力场球面模型反演算法和模拟实验

时变重力场是研究地球内部介质物性变化的重要手段。本文提出了一种适用于地面流动重力测量获得的时变重力信号的场源反演方法,该方法采用球坐标系下的六面体单元来模拟场源介质,适合大尺度地震流动重力测量数据的等效源模型构建。通过引入重力时变信号的一阶光滑先验条件,压制了时变重力信号中的短周期高频分量,可用于提取与地震孕育相关的长周期信号。通过理论和模型实验证明了本文算法的可靠性和稳定性,并使用南北地震带南段2014—2017年的流动重力实测数据进行了反演解释,获得了地壳内部等效场源的视密度时变信号,变化量级在正常地壳密度的±0.7‰之间,其空间形态受川滇菱形块体边界控制。研究成果可用于时变重力场模型解释和深部场源特征提取,可为地震重力前兆信号分析和相关研究提供完备的方法保障。     

海南岛陆地区重力场变化与地震关系研究

研究反映测区重力场变化的两种方式:重力段差的时序变化图及测区重力场的平面变化图.结果表明,地震的孕育和发生伴随着重力场的变化.     

北祁连河西地区重力场变化及其与强震关系

通过对北祁连河西地区重力复测资料进行系统分析,从动态的观点研究了重力场演化及其与强震的关系。在观测期间,测区及其周边共发生７次Ｍｓ≥５．０地震,流动重力均有一定的反映,并进行了一定程度的观测。重力变化的异常形态,变化量级和持续时间均与地震的发生有较好的相关性,而且重力场动态图像较清晰地反映了重力变化由地震孕育的非均态－发震－震后恢复的演化过程。     

新疆天山中部重力场时空变化特征研究

利用1987～2011年新疆地区的流动重力资料,对多期数据进行统一起算基准平差计算,绘制出新疆天山中部地区区域测段段差时序变化图、测线重力变化剖面图以及乌鲁木齐地区的重力场变化等值线图,并结合地震地质构造背景,分析新疆天山中部重力场变化特征.研究结果显示:独山子、宁家河测区重力变化较大,异常变化比较明显;乌鲁木齐地区相对稳定,空间分布比较集中,重力场正负变化区交替出现,重力场变化不大,能量正处于积累的过程.     

冀鲁豫交界地区重力场变化与区内小震关系探讨

冀鲁豫交界地区历史上曾发生过多次中强地震,是一直受关注的地震危险区。利用该区1995—2010年共20期的流动重力观测资料,在统一起算基准、消除系统误差的基础上进行拟稳平差,计算重力场累积变化量;通过对重力场变化的分析,研究测区内重力场动态变化与测区内发生的一系列4级左右地震的关系。研究结果认为:冀鲁豫地区发生M_L4.0以上地震前后震区的重力场变化具有明显的"震前持续上升-震后反向恢复"的特征。     

2005～2009年喀什—伽师地区重力场变化与地震

分析了2005～2009年喀什—伽师地区10期流动重力测量资料,研究了重力场的时空动态演化特征,并提取与地震活动有关的信息,进一步探讨重力场变化与构造活动及地震活动的关系,结果表明:重力场变化与构造环境变化有关——地震孕育、发生阶段,其重力场出现一定范围的区域性重力异常.重力测量可以较好地反映由活动断层的物质迁移和构造...     

辽宁地区时变重力场源变化特征分析

地震重力分析通过研究时变重力场变化获取地球内部介质物性变化信息。采用贝叶斯重力网平差方法对辽宁地区2011—2014年共计四年7期的流动重力观测资料进行处理,对研究区重力观测网总体监测能力做出分析,选用欧拉反褶积对研究区的重力变化场源深度及空间分布特征进行反演和解释。通过反演计算发现,在2013年灯塔M_S5.1地震前沈阳—辽阳地区重力变化较大,形成高梯度带,反映该地区地震活动性增强;而欧拉反褶积计算反演地下介质场源深度在10～40 km,与地震实际发生深度相符,且集中在断裂带附近。本研究可为研究辽宁地区深部孕震环境特征提供一定参考。     

兰州-天水-武都地区重力场变化及其与地震的关系

应用流动重力观测资料,研究分析了南北地震带北段兰州—天水—武都地区重力场的时空变化特征．结果表明,以１０５° Ｅ 为界,其东西二侧重力场变化明显不同．据此判断,沿１０５° Ｅ 在地壳的深部存在一条 Ｎ Ｓ 向活动构造．１９９０ 年以来在甘肃省境内发生的３ 次５ 级以上地震前,兰州岸门村和永登树屏２ 个测点的重力点值出现了明显异常     

九十年代北祁连河西地区重力场变化特征

以１９８９￣１９９７年北祁连河西地区流动重力监测资料为基础,分为１９８９￣１９９１、１９９１￣１９９５、１９９５￣１９９７年三个时段,定性定量分析了这三个时段该地区重力的时空变化特征,得出了北祁连河西地区的重力场现处于祁连山重力值上升、河西走廊重力下降的逆继承性重力变化的结论。     

基于GRACE卫星和地表流动重力的汶川MS 8.0地震前重力时空变化

利用GRACE卫星重力场模型和地表流动重力观测资料,计算2008年汶川M_S 8.0地震发生前6年的重力变化,对卫星和流动重力段差结果与卫星重力反映的重力场动态变化特征进行研究,结果表明：①GRACE卫星重力段差受滤波半径影响显著,与地表流动重力观测结果相比,在重力变化数值上差异较大,在变化率上较为一致;②在汶川地震孕育阶段,川滇地区重力等值线呈“增大—减速增大—减小”的特征,震前2年形成近似垂直于龙门山断裂带的重力变化梯度带。     

孕震过程中重力位、重力、重力梯度变化的数值模拟研究

简要介绍了为探索和解释地震前后重力变化的各种孕震模式,推导了由孕震引起的密度变化和位移与地面重力位、重力、重力梯度之间的变化关系。摸拟计算了孕震位移和密度变化引起的重力位、重力、重力梯度变化的空间分布并分析了重力位、重力、重力梯度变化的空间分布特征。与此同时,采用广义司托克斯云积分和有限差分方法对云南丽江7. 0级地震前重力位、重力、重力水平梯度进行了计算。结果表明,强震前重力位、重力、重力梯度有其自身的变化特征,这对预测强震有实际意义。     

preliminary discussion on horizontal gravity gradient and its application to seismic gravity precursor research

In this paper, according to the synthetic gravity anomaly of a horizontally infinite cylindrical geologic body, gravity gradient in horizontal direction was calculated by potential field discrete cosine transformation in frequency domain. In the calculation, the minimum curvature method was used to extend edge lines. We found that the gravity gradient field from the potential field transformation was dependable by comparison with synthetic gravity gradient, except the data in the edges. Then, the accumulative horizontal gravity gradients before Lushan M_S7.0 earthquake were calculated for the accumulative gravity anomaly from September 2010 to October 2012. In the north-south direction, gravity gradient in Daofu-Kangding-Shimian and Markang-Lixian-Lushan exhibited a positive high value, and the strike of the high value zone was in line with the strike of Xianshuihe Faults and Markang Faults. In the east-west direction, high value zone was not as obvious as that in the north-south direction. Gravity gradients in the direction along and vertical to the strike of Longmenshan Faults were calculated by the definition of directional derivative. In the along-strike direction, high gravity gradient values appeared in Markang-Lixian areas along Markang Faults and Daofu-Kangding-Shimian areas along Xianshuihe Faults, and extremum appeared in Kangding-Shimian and the area nearby Lixian. In the direction vertical to the strike of Longmenshan fault zone, high gravity gradient values appeared in Lixian-Lushan-Kangding-Shimian areas, and the extremum appeared in the area nearby Kangding. The results indicate that gravity gradient in the direction along and vertical to the strike of faults can better show the relative gravity change on the two sides of faults. Lushan M_S7.0 earthquake is located at the transition zone between the two high value zones of gravity gradient. The total horizontal gravity gradient shows that the location and strike of the high value zone are basically consistent with regional faults, and the extremums of total horizontal gravity gradient appeared nearby Lixian, Kangding and Shimian.     

川滇地区重力场动态变化及其强震危险含义

基于川滇地区2011-2014年的重力复测资料,系统分析了区域重力场时-空动态变化及其与2012年云南彝良MS5.7、2013年四川芦山MS7.0、2014年云南鲁甸MS6.5和四川康定MS6.3地震发生的关系.结合GPS、水准观测成果和区域地质构造动力环境,进一步研究了区域重力场变化的时空分布特征及其机理,讨论了近期区域重力场动态变化的强震危险含义.结果表明:①重力变化与川滇地区断裂构造活动存在密切空间联系,重力变化较好地反映了伴随活动断层的物质迁移和构造变形引起的地表重力变化效应.②重力资料对测区内2012年以来发生的4次MS5.7以上强震均有较好反映,地震前震中区及其附近观测到明显的区域性重力异常及重力变化高梯度带,可能是地震孕育过程中观测到的重力前兆信息.③区域重力场动态演化大体反映了青藏高原物质东流的动态效应,龙门山断裂带地壳受挤压隆起、面压缩率和重力上升变化的特征最为显著.④重力场的空间分布及其随时间变化与地壳垂直与水平运动及地质构造活动等观测结果有一定的对应关系,强震易发生在重力变化四象限分布中心地带或正、负异常区过渡的高梯度带上,研究区的一些重力异常部位仍存在中-长期大震危险背景.     

泾阳4.8级地震前后重力变化探析

系统分析了泾阳Ms4．8地震前后陕西关中地区流动重力观测资料，探讨了重力场的时空变化及其映震特征。结果表明：①震前在震中区附近形成较显著地重力负异常区，且与沉降区基本吻合。②泾阳地震震中区既是重力变化梯度带，也是重力异常的正值区到负值区的过度带。③由于震源区应力作用方式是以水平为主的左旋走滑运动，震前局部重力异常不显著。     

鄂尔多斯南缘地区重力变化场源特征

以鄂尔多斯南缘地区布格重力异常数据及2014—2017年相对重力观测数据为基础,采用欧拉反褶积方法,对引起重力变化的场源深度进行反演,并对空间分布规律予以解释.通过构建理论模型,反演得到最优模型参数,并对实际数据进行计算和分析.为了减弱和消除欧拉解的发散性,利用水平梯度滤波法优化反演结果.结果表明:①构造指数为1时,适...     

Dynamic pattern characteristics of fault deformation and gravity field in the development process of Yongdeng M S =5.8 earth quake

ＤｙｎａｍｉｃｐａｔｅｒｎｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｆａｕｌｔｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎａｎｄｇｒａｖｉｔｙｆｉｅｌｄｉｎｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｐｒｏｃｅｓｏｆＹｏｎｇｄｅｎｇＭＳ＝５．８ｅａｒｔｈｑｕａｋｅＺＡＩＳＥＮＪＩＡＮＧ...     

华北中部重力场的动态变化及其强震危险含义

基于绝对和相对重力观测获得的区域重力场时、空动态变化,结合区域GPS测量资料与活动构造分析,本文研究了华北中部地区2009-2011年的重力场变化特征,讨论了该区域重力场动态变化的强震危险含义.结果主要表明:(1)华北中部的活动地块边界及部分重要活动断裂带两侧存在较大差异的重力场空间变化;其中,以山西断陷带北东段所在的晋冀蒙交界地区为中心,形成较大面积的重力负值变化区,且沿该区西北缘的NE向岱海-黄旗海断裂带以及东南缘的NNE向太行山山前断裂带附近分别形成重力变化的高梯度带,可能反映这些部位近年的构造或断裂活动显著.(2)不同时段的重力场差分动态演化图像可能反映了近年山西断陷带北东段(京西北盆-岭构造区)及其附近的重力场整体经历了"准均匀→非均匀→断陷带北段侧向显著变化→局部"硬化"的演化过程.(3)研究区重力场的时间累积变化图像可用"区域应力场增强→区域断裂与断块差异运动及变形增强→局部运动受阻"的过程进行解释.(4)研究区的一些重力异常部位存在中-长期强震危险背景.     

利用海洋重力场变化分析洋底板块运动

洋底板块运动是地球动力学和全球变化研究的重要内容.本文根据质量迁移与地球外部重力场变化的对应关系,利用不同时期测高资料推算的1995—2019全球海洋重力场变化结果,反演分析全球洋底板块运动特征.研究表明,板块汇聚边界、板块内无震海岭、海山群、断裂带等区域重力异常变化显著,而在板块离散边界无明显变化趋势;西南印度洋中脊、大西洋中脊、中印度洋中脊等地区重力异常垂直梯度变化显著,且在西太平洋俯冲带、部分海岭区域也存在明显变化,其空间分布与地形基本吻合.海洋重力场变化整体上准确反映了全球洋底板块构造运动.相较于重力异常变化反演结果,重力垂直梯度的变化能够更为准确地反映洋底板块运动特征,特别是在洋中脊区域,扩张速率越小,垂直重力梯度变化越显著.此外,详细讨论了测高海洋重力场不确定因素对洋底板块运动分析结果的影响,海面坡度改正是主要因素之一.

     

Spatial and temporal variation of gravity field in the capital region

Ｓｐａｔｉａｌａｎｄｔｅｍｐｏｒａｌｖａｒｉａｔｉｏｎｏｆ　ｇｒａｖｉｔｙ　ｆｉｅｌｄｉｎｔｈｅｃａｐｉｔａｌｒｅｇｉｏｎＣｈａｎｇ－ＣａｉＨＵＡ；（华昌才）ＹｏｎｇＧＵＯ；（果勇）Ｄｕａｎ－ＦａＬＩＵ；（刘瑞法）ＧａｎｇＸＩＡＯ；（肖钢），Ｊ．Ｔ．...