2021年青海玛多Ms7.4地震的重力挠曲均衡背景与震前重力变化

本文综合利用EIGEN6C4布格重力异常、SIO V15.1地形和流动重力观测数据,研究2021年玛多Ms7.4地震的重力挠曲均衡背景和震前重力变化特征.首先,基于岩石圈挠曲均衡模型,结合布格重力异常和地形数据,采用有限差分方法计算了震中及周边地区(青藏高原东北部)岩石圈有效弹性厚度(Te)和挠曲均衡重力异常.结果表明,青藏高原东北部Te为0～100 km,横向差异明显,且与块体构造关系密切.巴颜喀拉块体以北的柴达木块体Te值高达50～80 km,以南的羌塘块体大部分区域的Te大于20 km,五道梁以南出现局部大于30 km的高值区,玉树—德格地区出现局部大于40 km的高值区.巴颜喀拉块体Te为0～20 km,较其南北块体明显偏小,更易于发生形变,从而在南北"夹持"下发生物质东向运动,是青藏高原中部物质东流的主要区域.地震易发生在岩石圈强弱变化的过渡地带(Te变化梯度带),以及Te较小区域的断裂带上.本次地震即发生在巴颜喀拉块体内部Te低值区,震中附近有效弹性厚度约为15 km.震前流动重力变化分析表明,2015年以来3～5年的累积重力变化自西向东呈负-正-负的区域性变化特征,大致以震中为界形成了垂直于断裂带的重力变化高梯度带,主要反映了震前青藏高原物质东流过程中出现的深部构造运动态势.2018年以来的重力变化主要呈围绕震中形成西正-东负的弱区域性变化特征,显示震中地区已处于高应力应变的"固化"状态,地震即发生在重力变化零值线拐弯部位.     

金川—芦山—犍为剖面重力异常和地壳密度结构特征

重力剖面金川—芦山—犍穿越芦山震区,近垂直于龙门山断裂带南段,长约300km,测点距平均2.5km,采用高精度绝对重力控制下的相对重力联测与同址GPS三维坐标测量,获得了沿剖面的自由空气异常和布格重力异常,并对布格重力异常进行了剩余密度相关成像和密度分层结构正反演研究.结果表明,芦山地震所在的龙门山断裂带南段存在垂直断裂走向的宽广的巨型重力梯级带,重力变化达252×10-5 m·s-2以上(龙泉山以西),反映出四川盆地与松潘—甘孜地块地壳厚度陡变(约14.5km)性质;四川盆地与松潘—甘孜地块过渡区(龙门山断裂带与新津—成都—德阳断裂之间)存在(30~50)×10-5 m·s-2的剩余异常"凹陷",可能与上地壳低密度体、山前剥蚀与松散堆积和推覆体前缘较为破碎有关;剩余密度相关成像显示地壳密度呈现分段性特征,在芦山地震位置出现高低密度变化;地壳呈现三层结构,四川盆地上、中、下地壳底界面平缓,反映其稳定阻挡作用,而松潘—甘孜块体上、中、下地壳底界面明显往盆地逐步抬升,反映出青藏高原往东的强烈挤压作用;松潘—甘孜块体往东推覆变形主要集中在上地壳范围内,推覆深度随离龙门山断裂带愈近而越浅.本文通过对密度分布及结构特征的研究,分析了芦山地震及龙门山地区地壳构造背景和当前活动性的深部动力环境特征.     

CG-5重力仪的漂移特征

基于实验数据,从静态漂移和动态漂移两个方面对CG-5重力仪的零漂特性进行系统分析。结果发现,CG-5重力仪的零漂值（静态漂移率和动态漂移率）较高,幅值随时间变化逐渐减小,最终趋于稳定;静态漂移率和动态漂移率总体随空间纬度（重力值读数段）增大而减小,但个体差异较大。     

庐山重力短基线场初值测定

利用FG5绝对重力仪对庐山基线场的3个基点和九江地震台的1个基准点进行绝对重力测定,使用7台CG-5相对重力仪对24个基点和1个基准点进行2个往返闭合测量。基于绝对重力控制解算的结果表明,基点点值精度均优于±5.0 μGal,相邻各段段差精度均优于±3.0 μGal。该基线场初值测定方法是一种崭新和现代的方法,具有科学意义和经济效益。     

庐山重力基线场稳定性分析

利用2018年庐山重力短基线场绝对重力和相对重力观测资料，基于绝对重力控制下的相对重力联测方式对庐山基线场的稳定性进行了分析。结果表明：庐山基线场2015～2018年测段重力变化为-11.6～13.4μGal、均值-0.962μGal，较小的重力变化表明庐山短基线重力场较稳定；2000～2018年测段重力变化为-39～33.5μGal、均值-0.275μGal，总体以G16测点为界呈分化特征，上山侧（G16～JZ04）重力变化较平缓（约-3 μGal），下山侧（G03～G16）因G04、G14测点重力值变化显著（分别为-24.95、-18.5μGal），导致相邻测段重力变化剧烈；测段重力变化与段差比值（B）为1.19×10^-4～3.58×10^-3；庐山及其周边地区由地表垂直运动引起的重力变化速率为0.7543±0.16μGal/a；近期研究区地震活动性呈震级小、沿断裂带集中分布特征；重力变化对相对重力仪一次项系数标定结果影响较大（正比于B值），对校正精度影响小，利用以往重力观测成果进行一次项系数标定时，绝对重力测段JZ02～JZ04误差影响小于最大重力段差测段，定期维护和复测是保障高精度重力短基线场的有效途径。     

GRACE卫星观测到的日本9.0级大地震重力前兆信息

利用102个GRACE卫星月重力场模型,提取了2011年3月11日日本9.0级大地震的重力前兆信息,同时利用USGS发布的断层模型结合向上延拓技术计算了理论同震重力变化,并对结果进行了比较和分析.     

新一代CG-6重力仪性能分析

对新引进的2台CG-6相对重力仪的静态和动态性能测试数据进行处理和分析。结果表明，2台仪器的动态观测精度均优于10 μGal，重复性标准差优于5 μGal，静态、动态和混合零漂率幅值均小于8 μGal·h-1，静态和混合零漂均呈现良好的线性特征。     

红河断裂带北、中段近期重力变化及深部变形

地表地质调查与深部地球物理探测结果表明,红河断裂带北、中段地壳结构与变形具有显著的横向差异性.为检测其地壳现今深部物质迁移和变形特征,文中利用红河断裂带北、中段2013—2019年3条流动重力剖面的观测资料,经分析和去除地表垂直运动、地表水循环、剥蚀和冰川均衡调整引起的重力效应,获取了地壳深部物质迁移引起的趋势性重力变化信息.结果表明,红河断裂带近期的重力动态变化具有分段性特征:北段、中段和中南段剖面的平均变化率为(-0.39±1.30)μGal/a、(0.16±1.57)μGal/a和(0.29±1.25)μGal/a,北段剖面以红河断裂为界,NE侧呈负变化、SW侧呈正变化,SW侧相对NE侧以(3.1±0.55)μGal/a·100km的重力变化率增加,反映出青藏高原物质东流背景下深部物质跨越红河断裂带后受澜沧江刚性块体阻挡、质量不断累积的特征;中段剖面断裂带区域的重力变化率比两侧低,体现了红河断裂的深部控制作用;中南段剖面的重力整体呈正变化,反映了印支、华南块体与川滇菱形地块间相互侧向挤压、深部物质累积的性质.基于重力变化反演的莫霍面变形结果表明:近期红河断裂带的莫霍面平均以0.54cm/a的速率持续隆升,北段、中段和中南段的平均变形速率为-0.06cm/a、1.36cm/a、0.32cm/a,在一定程度上反映出区域非均衡构造运动作用;北段莫霍面自东向西由下沉逐渐转为隆升;中段东侧隆升、西侧下沉;中南段变形速率低且两侧差异小;红河断裂带区域的变形速率明显低于两侧地块,体现了其对地壳深部变形较强的边界控制作用.文中的研究结果可为青藏高原东南缘断裂活动性研究提供新的约束.