川西地区重力场变化与地震中期预测

川西地区重力场变化与地震中期预测

地震是一种由地盾运动引起的自然现象，具有短暂的性质和巨大的破坏。近些年来,地震频频发生,如2006年的文安地震,2008年的汶川大地震,2010年玉树地震,2013年雅安地震等,均给国家和人民带来了重大损失。由于技术条件有限,地震很难提前防御,在解决此问题的过程中发现,地震其实是一个长期事件,除了发生时会释放能量,在震前震后还有另一部分能量释放;而且,地震前后的重力具有流动性,对其重力值的变化进行观察,可获取更多信息,以便进一步分析地震,减轻迫害程度。1区域重力场特征2013年4月20日发生的雅安芦山大地震,震级为Ms7.0级,震源深度为13km,是2008年汶川大地震以后的又一次强烈地震,至24日,发生大小余震4045次,共有150多万人受灾,损失惨重。与汶川大地震一样,此次地震也发生在川西东北向龙门山断裂带上。相关部门在震前已对四川进行过多次重力观测,每次观测均有变动,为此初步提出了中期预测意见,即2013年,在30.2觷N、102.2觷E川西泸定、宝兴、康定一带可能会有6级地震发生。此次预测的中心位置与芦山地震震中的距离在80km以内,可见,通过观测分析区域重力场的时空变化,有利于地震中期预测的进一步研究,以便更为准确地确定地震发生位置,增强防御能力。在此,以川西地区2010~2012年的流动重力观测资料为基础,对芦山地震和区域重力场的变化做了分析。重力仪是一种测量重力加速度值相对变化的高精度仪器,在地球重力场测试中有广泛应用。自20世纪80年代,相关部门就对川西地区的重力测量十分重视,但受技术条件限制,结果并不理想。汶川大地震以后,对重力网进行了改造完善。从观测资料中可知,雅安地震发生之前的区域重力变化具有分区性:(1)2010年9月~2011年3月,呈现出自西向东、由负向正的变化趋势,且变化比较有序,最后在雅安地震中心附近出现了变化异常区,如图1a所示;(2)2011年3月~10月,呈现出由南向北、由负到正的变化趋势,且观测区南部的变化较大,如图1b所示;(3)2011年10月~2012年4月,变化趋势有了新的变化,测区南部呈现出自西向东、由正到负的变化趋势,测区北部变化较大,正负值变化异常区交叉出现,如图1c所示;(4)2012年4月~2012年10月,重力变化最为明显,呈现出自北向南、由负到正的变化趋势,震中地区出现低值变化的局部重力异常,如图1d所示。而对重力场的累积动态分析来看,共有3级变化:(1)从川西向四川盆地的变化,反映的是雅安地震发生之前,因应力场有所增强,致使大空间尺度重力场呈现出有序性的变化;(2)主要是一级变化中的大范围异常区,以及变化中的大型突变;(3)主要是二级变化中的较大范围正负重力异常区中的相对起伏。一级、二级变化反映的是雅安地震发生之前地壳的强烈运动。雅安地震和汶川地震发生的位置相连,可以推测出汶川地震的震后调整影响了川西的重力动态变化,并在一定呈上促成了雅安地震。2北京南部地震2006年7月4日,河北省文安县发生5.1级地震,波及河北、北京、天津、山东、山西多地,北京南部有强烈的震感,却没有遭到破坏。此次地震位于河北平原强震构造带上。因重力测量受到高度重视,从20世纪90年代就有记录,在此主要选择了2005~2009年的重力观测资料,对不同时间尺度的重力变化进行了分析。2.10.震后调整期重力变化季节气候、地下水位等都对重力有影响,结合资料和相关标准分析,地下水位的影响较小可以忽略不计。文安地震发生之前,从其0.5a尺度相邻的重力变化中发现,2005年3月~2005年9月,震中区域的重力变化较为平缓,且西部出现负值区。2005年9月~2006年5月,震中区域有一重力变化高梯度带形成,呈北东向,附近出现强烈的重力变化。这一时期,是地下能量积累的孕育期,重力变化较为明显。2006年5月~2006年12月,重力场变化从原来的南正北负转化为西正东负趋势,这一时期为地震发生期,有大量的能量释放,所以重力变化较小,在零值线附近。2006年12月~2007年3月,震中仍位于零值线附近,东西两侧的重力变化由西正东负转变为东正西负,这一时期为震后调整期。释放的能量越来越小,地下的物质运动越来越小,渐趋于平静,逐渐恢复为震前状态。2007年3月~9月,重力变化的负值区向西转移,震中重力变化较为平缓;2007年9月~2008年3月,上一阶段形成的南北条带状的重力变化负值区消失,安国———饶阳附近的负值重力转变为正值最大值。2008年3月~2008年11月、2008年11月~2009年3月,震中及其附近的重力变化较为平静,与震前状况相似。2.21震前震后运动学分析2005年3月~2006年5月,属于地下能量积累的阶段,重力变化有平缓逐渐加剧,并形成了一道南正北负的重力变化密集带,如图2所示。2006年5月~2007年3月,能量随着地震的发生得以释放,上一阶段的重力变化高值区变为了低值区,如图3所示。2007年3月~2008年3月、2008年3月~2009年3月,属于震后恢复阶段,重力负值变化区由南向东西两侧移动,并逐渐平缓,震中则颇为平静。文安地震发生在重力变化高梯度带的零值线附近,从震前震后各个时间尺度分析的结果可知,地震前期属于能量积累的孕育阶段,地下物质运动颇为强烈