魯?shù)镸S6．5、蘆山MS7．0、汶川MS8．0地震前區(qū)域重力場(chǎng)時(shí)變

祝意青　付廣裕　梁偉鋒　徐云馬

1）中國(guó)地震局第二監(jiān)測(cè)中心，西安　710054

2）中國(guó)地震局地震預(yù)測(cè)研究所，北京　100036

魯?shù)镸S6．5、蘆山MS7．0、汶川MS8．0地震前區(qū)域重力場(chǎng)時(shí)變

祝意青1）付廣裕2）梁偉鋒1）徐云馬1）

1）中國(guó)地震局第二監(jiān)測(cè)中心，西安710054

2）中國(guó)地震局地震預(yù)測(cè)研究所，北京100036

利用川滇地區(qū)不同時(shí)－空尺度的重力復(fù)測(cè)資料，系統(tǒng)分析了區(qū)域重力場(chǎng)時(shí)－空動(dòng)態(tài)變化及其與2014年云南魯?shù)镸S6.5、2013年四川蘆山MS7.0和2008年四川汶川MS8.0地震發(fā)生的關(guān)系。結(jié)果表明：1）強(qiáng)震發(fā)生前，重力場(chǎng)出現(xiàn)較大空間范圍的區(qū)域性重力異常及與測(cè)區(qū)主要斷裂構(gòu)造帶走向基本一致的重力變化高梯度帶，可能反映地震前區(qū)域應(yīng)力場(chǎng)的增強(qiáng)及沿主要斷裂帶在地震孕育發(fā)生期間發(fā)生了引起地表重力變化效應(yīng)的構(gòu)造活動(dòng)或變形；2）多時(shí)－空尺度的重力場(chǎng)動(dòng)態(tài)變化圖像均出現(xiàn)較顯著的相對(duì)重力異常變化，隨著累計(jì)時(shí)間的增長(zhǎng)，重力變化更為顯著，可視為強(qiáng)震的中期前兆信息，強(qiáng)震主要發(fā)生在重力場(chǎng)變化分布差異較為劇烈的地區(qū)；3）重力場(chǎng)動(dòng)態(tài)變化對(duì)強(qiáng)震的地點(diǎn)預(yù)測(cè)具有重要指示作用，大區(qū)域重力網(wǎng)能較好地判斷強(qiáng)震主體地區(qū)，時(shí)－空分辨率較高的省局區(qū)域重力網(wǎng)能較好地判定強(qiáng)震發(fā)震地點(diǎn)，為更好地判定強(qiáng)震發(fā)震位置，則需要相應(yīng)的更密集的觀測(cè)網(wǎng)點(diǎn)控制；4）文章第一作者在汶川、蘆山、魯?shù)榈卣鹎暗闹衅陬A(yù)測(cè)尤其是地點(diǎn)預(yù)測(cè)均取得較好成效?；谏鲜稣J(rèn)識(shí)，進(jìn)而強(qiáng)調(diào)在研究區(qū)形成的一些重力變化異常部位可能仍存在大震中－長(zhǎng)期危險(xiǎn)背景，需繼續(xù)加強(qiáng)監(jiān)視。

魯?shù)镸S6.5地震蘆山MS7.0地震汶川MS8.0地震重力變化構(gòu)造活動(dòng)中期預(yù)測(cè)

0　引言

地震是自然界最具破壞力的地質(zhì)災(zāi)害之一，是構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的一種特殊表現(xiàn)形式。強(qiáng)震或大震受區(qū)域應(yīng)力場(chǎng)及主要活動(dòng)斷裂帶的控制，通常孕育并發(fā)生在活動(dòng)斷裂帶應(yīng)力高度積累部位，這些部位及其附近在孕震階段的顯著差異構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，通常伴有顯著的重力場(chǎng)變化（Chen，1979；Kuo，1999；Imanishi et al．，2004；Zhu，2010；祝意青等，2012a）。因此，在特定的時(shí)－空尺度上，強(qiáng)震或大震的孕育發(fā)生與區(qū)域重力場(chǎng)的非均勻時(shí)－空變化緊密相關(guān)。在探索地震前的重力場(chǎng)變化特征、尋求變化規(guī)律的過程中，祝意青等（2001，2003，2004，2008，2013）將區(qū)域重力場(chǎng)時(shí)－空動(dòng)態(tài)變化的分析方法先后應(yīng)用于青藏高原東北緣、川滇和新疆地區(qū)的中期、中－長(zhǎng)期強(qiáng)震危險(xiǎn)性研究，近期針對(duì)川滇地區(qū)提出的強(qiáng)震危險(xiǎn)地段已先后發(fā)生2008年5月12日四川汶川MS8.0地震（祝意青等，2008）、2013年4月20日四川蘆山MS7.0地震（祝意青等，2013）和2014年8月3日云南魯?shù)镸S6.5地震①祝意青等，2013，中國(guó)大陸重點(diǎn)監(jiān)視區(qū)域重力場(chǎng)動(dòng)態(tài)變化綜合分析，中國(guó)地震局第二監(jiān)測(cè)中心2014年度地震趨勢(shì)研究報(bào)告。。2008年汶川MS8.0地震是中國(guó)大陸繼1976年唐山大地震后一次巨大災(zāi)難性地震。2013年四川蘆山MS7.0和2014年云南魯?shù)镸S6.5地震是汶川地震后的強(qiáng)破壞性地震，這兩次地震的相繼發(fā)生，使川滇地區(qū)的地震形勢(shì)更為嚴(yán)峻，川滇地區(qū)未來地震形勢(shì)如何發(fā)展，是地球科學(xué)研究工作者十分關(guān)注的問題。

本文以川滇地區(qū)不同時(shí)－空尺度的重力測(cè)量資料為基礎(chǔ)，通過精細(xì)計(jì)算獲得多時(shí)－空尺度的重力場(chǎng)動(dòng)態(tài)變化圖像，在此基礎(chǔ)上分析區(qū)域重力場(chǎng)的時(shí)－空動(dòng)態(tài)變化特征與規(guī)律，研究重力異常變化與2014年魯?shù)镸S6.5、2013年蘆山MS7.0和2008年汶川MS8.0地震活動(dòng)關(guān)系，結(jié)合地震活動(dòng)圖像與活動(dòng)構(gòu)造分析，進(jìn)一步探討川滇地區(qū)未來強(qiáng)震、大震的中－長(zhǎng)期危險(xiǎn)背景。

1　魯?shù)椤⑻J山、汶川地震前重力場(chǎng)動(dòng)態(tài)變化

祝意青等（2008，2013）對(duì)汶川、蘆山地震前的重力變化做過研究，魯?shù)榈卣鹎爸亓ψ兓抢么ǖ岬貐^(qū)聯(lián)合計(jì)算獲得的新研究成果。前期的研究是針對(duì)汶川、蘆山地震獨(dú)立分析的，本文系統(tǒng)分析魯?shù)?、蘆山、汶川地震前重力場(chǎng)的動(dòng)態(tài)變化，更加深入地分析重力場(chǎng)時(shí)變與構(gòu)造活動(dòng)及強(qiáng)震孕育發(fā)生的關(guān)系，開展地震預(yù)測(cè)實(shí)踐的回顧總結(jié)，歸納出一些新的認(rèn)識(shí)。

1.12008年汶川8.0地震前的重力場(chǎng)動(dòng)態(tài)變化圖像

1998年、2000年、2002年和2005年“中國(guó)地殼運(yùn)動(dòng)觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)基本網(wǎng)”在中國(guó)大陸進(jìn)行了4期流動(dòng)重力觀測(cè)（祝意青等，2008）。本文主要進(jìn)行汶川地震前相鄰2期（圖1a）和較長(zhǎng)時(shí)期（圖1b）的重力變化分析，以了解不同時(shí)間尺度的動(dòng)態(tài)變化特征。分析圖1表明：

（1）2002—2005年期間，重力變化比較劇烈，最大差異運(yùn)動(dòng)達(dá)。川滇塊體內(nèi)部呈重力正值變化，川西高原重力負(fù)值變化最顯著，達(dá)，并在乾寧—馬爾康—汶川—成都一帶形成重力變化梯度帶。乾寧—馬爾康重力變化梯度帶NE走向與龍門山斷裂帶走向基本一致，馬爾康—汶川—成都重力變化梯度帶發(fā)生轉(zhuǎn)折，與龍門山斷裂帶垂直相交。

（2）1998—2005年期間，較長(zhǎng)時(shí)期的累計(jì)重力變化顯示，汶川地震前區(qū)域重力場(chǎng)變化表現(xiàn)出一種空間大尺度范圍內(nèi)的有序性變化，重力變化總體趨勢(shì)自南向北逐漸減小，由滇西的＋60×10－8m·s－2逐漸過渡到川北的－70×10－8m·s－2。尤其是龍門山斷裂帶兩端重力變化異常顯著，斷裂帶南端瀘定、乾寧附近出現(xiàn)＋60×10－8m·s－2的重力變化異常區(qū)，斷裂帶北端青川、廣元附近出現(xiàn)－70×10－8m·s－2的重力變化異常區(qū)，兩異常區(qū)的差異變化達(dá)130×10－8m·s－2，并在汶川—成都一帶形成重力變化高梯度帶。2008年5月12日汶川8.0級(jí)地震發(fā)生在重力變化梯度帶零值線與龍門山斷裂帶交會(huì)附近地區(qū)（祝意青等，2008）。

1.22013年蘆山7.0級(jí)地震前的重力場(chǎng)動(dòng)態(tài)變化圖像

汶川地震后，中國(guó)地震局加強(qiáng)了流動(dòng)重力觀測(cè)。2010年開始，四川地震局對(duì)川西重力網(wǎng)進(jìn)行了優(yōu)化改造，形成覆蓋整個(gè)川西主要構(gòu)造帶的新重力監(jiān)測(cè)網(wǎng)，并每年對(duì)川西重力網(wǎng)進(jìn)行2期觀測(cè)（祝意青等，2013）。圖2是研究區(qū)震前1a尺度及累計(jì)重力場(chǎng)變化的動(dòng)態(tài)圖像。分析圖2表明：

（1）2011—2012年期間，1a尺度的重力變化具有分區(qū)特征，以29°N為界，測(cè)區(qū)南部重力變化較為平緩，變幅為；測(cè)區(qū)北部重力變化較為復(fù)雜，變幅為－70×，總體態(tài)勢(shì)表現(xiàn)為自西向東由負(fù)向正的趨勢(shì)性變化，且在趨勢(shì)性變化中于康定地區(qū)出現(xiàn)重力負(fù)值變化異常區(qū)，都江堰出現(xiàn)重力正值變化異常區(qū)，并沿NNW向的馬爾康斷裂帶和NE向的龍門山斷裂帶南段出現(xiàn)重力變化梯度帶。

圖1　汶川MS8.0地震前南北地震帶重力場(chǎng)動(dòng)態(tài)變化圖像（單位：10－8m·s－2）Fig．1　Spatial-temporal gravity changes at South-North Seismic Belt before the Wenchuan MS8.0 earthquake（Unit：10－8m·s－2）．

（2）2010—2012年期間，2a尺度的累計(jì)重力變化更加顯著，重力變化總體態(tài)勢(shì)表現(xiàn)為自西向東由負(fù)向正的趨勢(shì)，變幅為－60×10－8～＋80×10－8m·s－2。其中，區(qū)域性重力異常表現(xiàn)為與測(cè)區(qū)主要活動(dòng)斷裂帶走向基本一致的重力變化高梯度帶，并在康定北、雅安及都江堰等地區(qū)產(chǎn)生與地震孕育發(fā)生有關(guān)的多點(diǎn)局部重力異常區(qū)。2013年4月20日蘆山7.0級(jí)地震發(fā)生在沿NNW向馬爾康斷裂以及沿NE向龍門山斷裂帶南段出現(xiàn)的重力變化高梯度帶的會(huì)合區(qū)附近，即在雅安和都江堰2個(gè)重力正變化異常區(qū)過渡帶之間的重力高梯度帶拐彎部位附近（祝意青等，2013）。

1.32014年魯?shù)?.5級(jí)地震前的重力場(chǎng)動(dòng)態(tài)變化圖像

川滇地區(qū)的重力監(jiān)測(cè)工作是由四川省地震局和云南省地震局2個(gè)單位共同完成的。以往的研究工作都是各單位針對(duì)自己的監(jiān)測(cè)區(qū)而進(jìn)行的。這種按各個(gè)省區(qū)監(jiān)測(cè)網(wǎng)進(jìn)行的分散研究，由于觀測(cè)信息的空間密度嚴(yán)重不足，所得到的信息是殘缺不全的，不能捕捉到川滇交界地區(qū)強(qiáng)震孕育發(fā)生過程中出現(xiàn)的完整前兆信息，這直接制約著地震分析預(yù)報(bào)的能力。2010和2011年四川省和云南省地震局分別對(duì)各自的重力監(jiān)測(cè)網(wǎng)進(jìn)行了優(yōu)化改造，并對(duì)2個(gè)省局自成體系的重力測(cè)網(wǎng)進(jìn)行有效連接，形成新的川滇地區(qū)整體重力監(jiān)測(cè)網(wǎng)。本文主要對(duì)2011年以來，川滇地區(qū)的重力資料進(jìn)行整體計(jì)算分析，圖3是研究區(qū)震前1a尺度及累計(jì)重力場(chǎng)變化的動(dòng)態(tài)圖像。分析圖3表明：

（1）2012—2013年期間，以26°N為界（即以洱源、永仁為界），測(cè)區(qū)南部地區(qū)重力變化較為平緩，變幅為－40×10－8～＋10×10－8m·s－2；測(cè)區(qū)北部重力變化較為劇烈，其一，九龍、雅安地區(qū)出現(xiàn)了一對(duì)范圍較大的－60×10－8m·s－2和＋60×10－8m·s－2變化的局部重力異常區(qū)，并沿鮮水河斷裂帶出現(xiàn)重力變化高梯度帶；其二，四川攀枝花、云南大關(guān)地區(qū)出現(xiàn)了一對(duì)范圍較大的＋20×10－8m·s－2和－50×10－8m·s－2變化的局部重力異常區(qū)，并在西昌至巧家沿則木河－小江斷裂帶出現(xiàn)重力變化高梯度帶；其三，以冕寧、西昌為中心重力變化出現(xiàn)四象限分布特征。

（2）2011—2013年期間，2a尺度的累計(jì)重力變化仍以26°N為界（即以洱源、永仁為界），測(cè)區(qū)南部地區(qū)重力變化較為平緩，變幅為－30×10－8～＋10×10－8m·s－2；測(cè)區(qū)北部重力變化更加劇烈，其一，雅江—九龍、雅安地區(qū)出現(xiàn)了一對(duì)范圍較大的－80×10－8m·s－2和＋40×10－8m·s－2變化的局部重力異常區(qū)，并沿鮮水河斷裂帶、龍門山斷裂帶南段出現(xiàn)重力變化高梯度帶，2013年4月20日四川蘆山7.0級(jí)地震發(fā)生在與龍門山斷裂構(gòu)造走向基本一致的重力變化高梯度帶的拐彎部位；其二，攀枝花、美姑地區(qū)出現(xiàn)了一對(duì)更大的＋40×10－8m·s－2和－50×10－8m·s－2變化的局部重力異常區(qū)，并在西昌—巧家—大關(guān)沿則木河斷裂帶出現(xiàn)重力變化高梯度帶；其三，重力變化等值線畸變、彎曲，交會(huì)于安寧河斷裂帶的冕寧、西昌附近，并形成顯著的重力變化四象限分布特征，表現(xiàn)出強(qiáng)烈的左旋走滑引起的重力變化（祝意青等，2014）。2014年8月3日魯?shù)?.5級(jí)地震發(fā)生在沿NW向則木河斷裂帶出現(xiàn)的重力變化高梯度帶朝NE方向轉(zhuǎn)彎與昭通－魯?shù)閿嗔呀粫?huì)區(qū)附近，即在攀枝花和美姑2個(gè)重力正、負(fù)變化異常區(qū)過渡帶之間的重力高梯度帶拐彎部位附近。

圖2　蘆山MS7.0地震前川西地區(qū)重力場(chǎng)動(dòng)態(tài)變化圖像（單位：10－8m·s－2）Fig．2　Spatial-temporal gravity changes at western Sichuan Province before the Lushan MS7.0 earthquake（Unit：10－8m·s－2）．

2　重力前兆異常變化與地震預(yù)測(cè)分析

地震預(yù)測(cè)不是指“在某地最近要發(fā)生大地震”這類含糊的“預(yù)測(cè)”或說法。不同時(shí)指明地震發(fā)生的地點(diǎn)、時(shí)間和大?。ê?jiǎn)稱為地震“三要素”）并對(duì)其區(qū)間加以明確界定的“預(yù)測(cè)”，幾乎沒有什么意義（陳運(yùn)泰等，2013）。地震預(yù)測(cè)通常分為長(zhǎng)、中、短、臨。在中國(guó)，以10年以上為長(zhǎng)期；1年至10年為中期；10日至數(shù)百日為短期；1至10日為臨震。下面的中期預(yù)測(cè)主要指年度預(yù)測(cè)。

2.12008年四川汶川MS8.0地震中期預(yù)測(cè)

中國(guó)地震局第二監(jiān)測(cè)中心2007年度地震趨勢(shì)研究報(bào)告重力專題報(bào)告中對(duì)汶川MS8.0地震進(jìn)行了中期預(yù)測(cè)，具體提出如下預(yù)測(cè)意見：

發(fā)震時(shí)間：2007—2008年。

發(fā)震地點(diǎn)：31.6°N，103.7°E為中心，半徑200km。

震級(jí)：6～7級(jí)。

2008度地震趨勢(shì)研究報(bào)告中，進(jìn)一步明確提出應(yīng)注意四川汶川—馬爾康一帶6～7級(jí)地震。

2008年5月12日在預(yù)測(cè)區(qū)內(nèi)發(fā)生了四川汶川（31.0°N，103.4°E）MS8.0地震。尤其是地點(diǎn)的預(yù)測(cè)，預(yù)測(cè)震中在汶川震中的東北，在映秀與北川2個(gè)極震區(qū)之間，在地震主破裂帶上，離汶川MS8.0地震震中72km，且與宏觀震中完全一致（圖4）。

圖4　汶川MS8.0地震預(yù)測(cè)震中與地震烈度圖Fig．4　The predicted epicenter and earthquake intensity of the Wenchuan MS8.0 earthquake．

1998—2005年較長(zhǎng)時(shí)期的重力變化表明（圖1b），川滇塊體內(nèi)部呈現(xiàn)大范圍的重力變化正異常區(qū)，川滇塊體的北部出現(xiàn)較大范圍的重力變化負(fù)異常區(qū)。尤其是四川北部地區(qū)，兩異常區(qū)的差異變化達(dá)130×10－8m·s－2，并在成都—汶川—馬爾康一帶形成重力變化高梯度帶。重力變化高梯度帶零值線與龍門山斷裂交會(huì)附近地區(qū)是判定汶川MS8.0地震發(fā)震地點(diǎn)的主要依據(jù)（祝意青等，2008）。

2.22013年四川蘆山MS7.0地震中期預(yù)測(cè)

中國(guó)地震局第二監(jiān)測(cè)中心2013年度地震趨勢(shì)研究報(bào)告重力專題報(bào)告中對(duì)蘆山地震進(jìn)行了中期預(yù)測(cè)，具體提出如下預(yù)測(cè)意見：

發(fā)震時(shí)間：2013年。

發(fā)震地點(diǎn)：30.2°N，102.2°E為中心，半徑100km。

震級(jí)：6級(jí)左右。

2013年4月20日在預(yù)測(cè)區(qū)內(nèi)發(fā)生了四川蘆山（30.2°N，103.0°E）MS7.0地震。尤其是地點(diǎn)的預(yù)測(cè)，預(yù)測(cè)震中與蘆山MS7.0地震震中相距77km。

2010—2012年川西地區(qū)重力資料表明（圖2b），四川寶興、天全、康定、瀘定、石棉一帶重力差異運(yùn)動(dòng)較大，達(dá)100×10－8m·s－2，并沿龍門山及鮮水河斷裂帶形成重力變化高梯度帶。重力變化等值線在寶興、康定附近發(fā)生彎曲及轉(zhuǎn)折，表現(xiàn)出明顯的重力異常變化。與斷裂構(gòu)造走向基本一致的重力變化高梯度帶及梯度帶的拐彎部位是判定蘆山地震發(fā)震地點(diǎn)的主要依據(jù)（祝意青等，2013）。

2013年2月四川地震局測(cè)繪工程院根據(jù)跨斷層形變異常等對(duì)這次蘆山MS7.0地震進(jìn)行了短期預(yù)測(cè)探索。在這次短期預(yù)測(cè)過程中，測(cè)繪工程院多次與筆者進(jìn)行交流，筆者向其提供了重力變化異常分析意見，劃定上述危險(xiǎn)區(qū)，并明確提出其具備6級(jí)以上強(qiáng)震或更大地震的可能，這為其對(duì)蘆山MS7.0地震短期預(yù)測(cè)地點(diǎn)的判定提供了重要依據(jù)。

2.32014年云南魯?shù)镸S6.5地震中期預(yù)測(cè)

中國(guó)地震局第二監(jiān)測(cè)中心2014年度地震趨勢(shì)研究報(bào)告區(qū)域重力場(chǎng)動(dòng)態(tài)變化綜合分析中對(duì)魯?shù)榈卣疬M(jìn)行了中期預(yù)測(cè)，具體提出如下預(yù)測(cè)意見：

發(fā)震時(shí)間：2014年。

發(fā)震地點(diǎn)：四川康定—川滇交界東部（震中位置在28.8°N，102.1°E附近）。

震級(jí)：7級(jí)左右。

2014年1月21日在向中國(guó)地震分析預(yù)報(bào)網(wǎng)提供的流動(dòng)觀測(cè)資料異常零報(bào)告中進(jìn)一步明確提出：四川康定、瀘定、石棉、漢源、冕寧、西昌、昭覺及云南巧家、昭通一帶（26.9°～30.4°N，101.5°～103.5°E）7級(jí)左右。

2014年8月3日在預(yù)測(cè)區(qū)內(nèi)發(fā)生了云南魯?shù)椋?7.1°N，103.3°E）MS6.5地震。尤其是地點(diǎn)的預(yù)測(cè)，明確提到災(zāi)情嚴(yán)重的云南巧家至昭通一帶。

2011—2013年期間川滇地區(qū)重力變化十分劇烈，重力變化高梯度帶與測(cè)區(qū)主要構(gòu)造帶走向基本一致，并形成顯著的重力變化四象限分布特征，重力異常的幅度達(dá)100×10－8m·s－2、異常范圍達(dá)400km②。與斷裂構(gòu)造走向基本一致的重力變化高梯度帶及四象限分布特征是判定魯?shù)镸S6.5地震發(fā)震地點(diǎn)的主要依據(jù)（祝意青等，2014）。

3　重力變化與地震

地震活動(dòng)與重力變化空間上分布的不均勻性和時(shí)間上的不連續(xù)性息息相關(guān)。地震從孕育到發(fā)生是一個(gè)從應(yīng)力積累到能量釋放的過程。在地震孕育過程中，隨著震源區(qū)應(yīng)力的不斷積累，使得地殼內(nèi)部的物質(zhì)發(fā)生遷移，致使地殼內(nèi)部密度發(fā)生變化，從而使得該處地表的重力值發(fā)生變化（Chen，1979；顧功敘等，1997；Kuo，1999；祝意青等，2009）。下面結(jié)合汶川、蘆山和魯?shù)檎鹄治觯芯颗c探討強(qiáng)震前區(qū)域重力場(chǎng)時(shí)－空動(dòng)態(tài)變化。

分析汶川MS8.0地震前的重力場(chǎng)動(dòng)態(tài)圖像（圖1b）可以發(fā)現(xiàn)，1998—2005年的累計(jì)重力場(chǎng)變化具有以下特征：1）汶川MS8.0地震前區(qū)域重力場(chǎng)呈現(xiàn)一種由南向北由正向負(fù)的空間大尺度范圍內(nèi)的有序變化；2）在龍門山斷裂帶的兩端附近出現(xiàn)乾寧和青川地區(qū)一正一負(fù)2個(gè)局部重力異常區(qū)；3）沿馬爾康—汶川—成都一帶出現(xiàn)重力變化高梯度帶。汶川MS8.0地震發(fā)生在重力變化高梯度帶零值線與龍門山斷裂交會(huì)附近地區(qū)。

分析蘆山MS7.0地震前重力場(chǎng)動(dòng)態(tài)圖像（圖2b）可以看出，2010—2012年累積重力場(chǎng)的異常變化具有以下特征：1）自西向東、從川西高原向四川盆地由負(fù)向正的趨勢(shì)性變化，主要反映蘆山MS7.0地震前區(qū)域應(yīng)力場(chǎng)增強(qiáng)引起的大空間尺度重力場(chǎng)的有序變化；2）龍門山斷裂兩側(cè)出現(xiàn)的峨邊至雅安地區(qū)和雅江至小金地區(qū)一正一負(fù)2個(gè)較大范圍的重力異常區(qū)；3）沿馬爾康斷裂、龍門山斷裂帶南段出現(xiàn)的重力變化梯度帶。蘆山MS7.0地震震中位于正、負(fù)重力異常區(qū)伴生的與龍門山斷裂帶走向基本一致的重力變化高梯度帶上、重力變化等值線拐彎的地區(qū)。

分析魯?shù)镸S6.5地震前重力場(chǎng)動(dòng)態(tài)圖像（圖3b）可以看出，2011—2013年累積重力場(chǎng)變化具有以下特征：1）川滇地區(qū)重力變化非常劇烈，表現(xiàn)出區(qū)域構(gòu)造活動(dòng)增強(qiáng)引起的大范圍的顯著重力變化；2）魯?shù)镸S6.5地震前震中附近呈現(xiàn)一種由北向南由正向負(fù)的較大范圍的有序變化，并在攀枝花和美姑地區(qū)出現(xiàn)一正一負(fù)2個(gè)局部重力異常區(qū)；3）沿NW向的則木河斷裂帶出現(xiàn)的重力變化高梯度帶在巧家附近發(fā)生彎曲，朝NE方向轉(zhuǎn)折。魯?shù)镸S6.5地震震中位于正、負(fù)重力異常區(qū)伴生的與構(gòu)造活動(dòng)相關(guān)的重力變化高梯度帶上、重力變化等值線拐彎的地區(qū)。

本文研究的高梯度帶異常是指相鄰兩期變化或較長(zhǎng)時(shí)間累計(jì)變化的重力異常，布格重力異常是背景場(chǎng)（祝意青等，2012b），當(dāng)重力變化趨勢(shì)與布格重力趨向一致時(shí)，可能反映區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)增強(qiáng)，此時(shí)沿構(gòu)造斷裂帶產(chǎn)生的重力變化高梯度帶異?？梢暈榈卣稹扒罢住保菢?gòu)造活動(dòng)導(dǎo)致的?！暗乇硭?、地下水”的季節(jié)性變化對(duì)重力變化的影響存在，但它是局部性的，對(duì)一個(gè)測(cè)點(diǎn)來說，它的影響最大可達(dá)15×10－8m·s－2，但對(duì)具有顯著變化的川滇區(qū)域重力場(chǎng)來說，它的影響不具有區(qū)域性（Zhu，2010），不影響對(duì)區(qū)域性大尺度的重力異常及重力高梯度帶異常的判定。

綜上所述，重力場(chǎng)動(dòng)態(tài)圖像較好地反映了區(qū)域構(gòu)造活動(dòng)增強(qiáng)引起的大尺度重力場(chǎng)有序變化，臨震前震中區(qū)域出現(xiàn)局部重力異常及其伴生的重力變化高梯度帶。仔細(xì)深入分析汶川MS8.0地震前的重力圖像（圖1），震中附近似乎沒有出現(xiàn)與龍門山斷裂構(gòu)造一致的重力變化高梯度帶，這與空間分辨率有關(guān)。由于中國(guó)大陸重力基本網(wǎng)的點(diǎn)距較大（100～200km），觀測(cè)時(shí)間間隔較長(zhǎng)（2～3a），所得到的信息難以全面反映出汶川地震孕育、發(fā)生的過程，不能捕捉到孕震過程中出現(xiàn)的完整前兆信息（zhu et al．，2011），但龍門山地區(qū)局部小網(wǎng)的重力資料（點(diǎn)距20～30km，觀測(cè)時(shí)間間隔1a）較好地反映了震前與龍門山斷裂走向基本一致的重力變化高梯度帶（祝意青等，2009）。汶川MS8.0地震后，中國(guó)地震局加強(qiáng)地震重點(diǎn)監(jiān)視區(qū)的流動(dòng)重力觀測(cè)，提高了重力觀測(cè)的時(shí)－空密度（點(diǎn)距30～50km，觀測(cè)時(shí)間半年至1年），2013年蘆山MS7.0地震較好地反映了這次地震發(fā)震地點(diǎn)與區(qū)域重力場(chǎng)的局部異常、與區(qū)域主要活動(dòng)斷裂走向基本一致的高梯度帶及重力變化等值線的拐彎、交會(huì)部位有關(guān)。2014年魯?shù)镸S6.5地震，由于震中地區(qū)附近沒有沿昭通－魯?shù)閿嗔巡荚O(shè)測(cè)點(diǎn)，不能較好地反映昭通－魯?shù)閿嗔鸦顒?dòng)引起的地面重力效應(yīng)，重力測(cè)點(diǎn)主要沿震中附近西昌—巧家的則木河斷裂分布，因此較好地反映了沿則木河斷裂分布的重力變化高梯度帶。

已有研究表明，與特定地震構(gòu)造有關(guān)的強(qiáng)震／大震發(fā)生，會(huì)引起地下應(yīng)力的重新排列或分布，導(dǎo)致附近或相鄰斷裂（段）應(yīng)變積累的非線性加速，從而促使那里潛在強(qiáng)震提前發(fā)生（顧功敘，1997；馬瑾等，1995，2000；zhu et al．，2012）。2008年汶川MS8.0和2013年蘆山MS7.0地震發(fā)生在青藏高原東緣的龍門山斷裂帶上，它與川滇地區(qū)深部殼、幔物質(zhì)運(yùn)移有著深層次的物質(zhì)與能量的交換和動(dòng)力作用（滕吉文等，2008；陳運(yùn)泰等，2013；李德威等，2013）。汶川、蘆山地震后，鮮水河斷裂南段、安寧河、則木河－小江斷裂帶地區(qū)出現(xiàn)的顯著重力變化，說明汶川、蘆山地震的發(fā)生并沒有顯著地緩解鮮水河斷裂南段、安寧河、則木河－小江斷裂帶地區(qū)的地震危險(xiǎn)性。2014年魯?shù)镸S6.5地震發(fā)生在安寧河－則木河－小江斷裂東側(cè)NE向昭通－蓮峰斷裂附近（聞學(xué)澤等，2013），與發(fā)生過汶川MS8.0和蘆山MS7.0地震破裂的龍門山斷裂帶南北呼應(yīng)。2013年蘆山MS7.0和2014年魯?shù)镸S6.5地震的相繼發(fā)生可能進(jìn)一步增強(qiáng)鮮水河斷裂南段、安寧河、則木河斷裂帶地區(qū)的地震危險(xiǎn)性。聞學(xué)澤等（2000；2008）通過綜合分析區(qū)域地震活動(dòng)圖像隨時(shí)間的演變、沿?cái)嗔训臍v史強(qiáng)震背景以及精定位的小震時(shí)－空分布特征，結(jié)合已有的地震活動(dòng)性參數(shù)（易桂喜等，2004）和形變測(cè)量分析結(jié)果認(rèn)為，道孚—康定段、冕寧以北段和冕寧—西昌段具有強(qiáng)震或大震發(fā)生的中－長(zhǎng)期潛勢(shì)。近期重力變化也表明，道孚—康定—瀘定地區(qū)重力差異運(yùn)動(dòng)顯著、冕寧—西昌地區(qū)是重力變化四象限的中心地帶，冕寧—西昌、道孚—康定—瀘定地區(qū)近5年內(nèi)仍可能有發(fā)生7級(jí)左右大震的危險(xiǎn)性。

4　結(jié)論與討論

本文主要從重力場(chǎng)動(dòng)態(tài)變化的角度，分析研究魯?shù)椤⑻J山和汶川地震前區(qū)域重力場(chǎng)動(dòng)態(tài)變化特征及與地震活動(dòng)的關(guān)系，獲得的主要認(rèn)識(shí)有：

（1）強(qiáng)震易發(fā)生在與構(gòu)造活動(dòng)有關(guān)聯(lián)的重力變化正、負(fù)異常區(qū)過渡的高梯度帶上，重力變化等值線的拐彎部位，構(gòu)造活動(dòng)斷裂帶由于其差異運(yùn)動(dòng)強(qiáng)烈而構(gòu)造變形非連續(xù)性最強(qiáng)，易產(chǎn)生急劇的重力變化，最有利于應(yīng)力的高度積累而孕育地震。2008年汶川MS8.0和2013年蘆山MS7.0地震發(fā)生在重力變化高梯度帶與龍門山斷裂帶的交會(huì)部位，2014年魯?shù)镸S6.5地震發(fā)生在重力變化等值線拐彎的昭通－魯?shù)閿嗔褞Ц浇?。重力?chǎng)的空間分布及其隨時(shí)間變化與地殼垂直運(yùn)動(dòng)及地質(zhì)構(gòu)造活動(dòng)等觀測(cè)結(jié)果也有一定的對(duì)應(yīng)關(guān)系，如：強(qiáng)震易發(fā)生在沿活動(dòng)性斷裂的斷塊垂直差異運(yùn)動(dòng)強(qiáng)烈或兼有強(qiáng)走滑運(yùn)動(dòng)的地方及不同方向活動(dòng)性斷裂的交接復(fù)合部位。

（2）2008年汶川MS8.0、2013年蘆山MS7.0和2014年魯?shù)镸S6.5地震前，震中區(qū)及其附近觀測(cè)到明顯的區(qū)域性重力異常及重力變化高梯度帶，可能是地震孕育過程中觀測(cè)到的重力前兆。根據(jù)重力資料顯示的異常變化，筆者對(duì)2008年汶川MS8.0、2013年蘆山MS7.0和2014年魯?shù)镸S6.5地震均進(jìn)行了一定程度的中期預(yù)測(cè)，尤其是3次強(qiáng)震／大震均發(fā)生在地震預(yù)測(cè)區(qū)域內(nèi)。

（3）對(duì)于3個(gè)震級(jí)不同的地震，本文給出的震前重力場(chǎng)動(dòng)態(tài)變化空間范圍不同，這主要是受觀測(cè)資料完整性的影響。圖1采用的中國(guó)地殼運(yùn)動(dòng)觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)的重力資料（點(diǎn)距100～200km，觀測(cè)時(shí)間間隔2～3a），圖2采用的川西地震重力資料（汶川地震前川西地區(qū)只有龍門山小網(wǎng)和沿鮮水河－安寧河－則木河斷裂分布的測(cè)線，2010年優(yōu)化調(diào)整才有川西整體重力變化資料），圖3采用的川滇地區(qū)地震重力資料（2011年才開始優(yōu)化整合并聯(lián)網(wǎng)觀測(cè)），因?yàn)闇y(cè)網(wǎng)的大小不一，觀測(cè)周期不一致，震前重力場(chǎng)動(dòng)態(tài)變化空間范圍與震級(jí)似乎并無正相關(guān)關(guān)系。而且根據(jù)重力動(dòng)態(tài)變化，是否能較準(zhǔn)確地判斷強(qiáng)震發(fā)震位置與重力觀測(cè)的時(shí)－空密度有關(guān)，如蘆山地震前更大區(qū)域的青藏高原東緣重力場(chǎng)動(dòng)態(tài)變化（點(diǎn)距100km左右，觀測(cè)時(shí)間間隔1a）較好地反映了區(qū)域應(yīng)力場(chǎng)增強(qiáng)引起的趨勢(shì)性變化（liang et al．，2013），能較好地判斷強(qiáng)震主體地區(qū)。但由于川西地震重力網(wǎng)時(shí)－空密度高（點(diǎn)距30～50km，觀測(cè)時(shí)間間隔0.5a），不僅能較好地反映區(qū)域應(yīng)力場(chǎng)增強(qiáng)引起的趨勢(shì)性變化，而且還能較好地反映震中位置附近的局部重力異常，能較準(zhǔn)確地判斷其發(fā)震位置（祝意青等，2013）。因此，應(yīng)在中國(guó)大陸強(qiáng)震多發(fā)區(qū)，加強(qiáng)重力觀測(cè)，在構(gòu)造活動(dòng)斷裂附近建立更為密集的觀測(cè)網(wǎng)點(diǎn)（點(diǎn)距20km左右），進(jìn)一步獲得時(shí)－空高分辨率的重力場(chǎng)觀測(cè)信息，可為未來強(qiáng)震發(fā)震位置的合理判斷提供重要依據(jù)。

（4）限于資料，本文對(duì)3個(gè)地震分別分析了7a和2a時(shí)間段內(nèi)的重力場(chǎng)變化。一般來講，地震震級(jí)與重力異常變化的持續(xù)時(shí)間、幅值及范圍密切相關(guān)。觀測(cè)資料積累的時(shí)間越長(zhǎng)越有利于判斷強(qiáng)震發(fā)震震級(jí)，異常特征幅度越大、持續(xù)的時(shí)間越長(zhǎng)，其對(duì)應(yīng)的震級(jí)越大。分析地震重力異常，不僅要看短期變化，也要分析長(zhǎng)期變化。5級(jí)地震相鄰兩期或1a尺度的重力變化明顯，較長(zhǎng)時(shí)間的累計(jì)變化沒有明顯增強(qiáng)；6級(jí)以上地震相鄰2期重力變化顯著，2a以上的累計(jì)變化更為顯著，尤其是7級(jí)以上大震一般需要更長(zhǎng)時(shí)間的資料。

（5）近期重力異常的分析反映：重力變化四象限分布特征的中心地帶冕寧—西昌地區(qū)及重力變化劇烈的道孚—康定—瀘定地區(qū)，可能仍存在中－長(zhǎng)期強(qiáng)震／大震危險(xiǎn)背景，值得對(duì)該地區(qū)深入研究和加強(qiáng)監(jiān)視。

致謝感謝參與重力測(cè)量的全體工作人員，他們精心觀測(cè)，獲得了高質(zhì)量資料。本文是在作者及其合作者們前期工作的基礎(chǔ)上撰寫而成的，感謝不同時(shí)期的合作者們對(duì)本文的貢獻(xiàn)，也感謝審稿專家的寶貴意見。

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Abstract

Using the multiple-scale campaign gravity data in Sichuan-Yunnan area，we systematically analyzed the relationships between the spatial-temporal gravity changes and the 2014 Ludian，Yunnan Province MS6.5 earthquake and the 2013 Lushan MS7.0 and the 2008 Wenchuan MS8.0 earthquakes in Sichuan Province．Our main results are as follows．1）Before the occurrence of great earthquakes，gravity anomalies occurred in large area around the epicenters．The directions of gravity change gradient belts usually agree roughly with the directions of the main fault zones of the study area．Such gravity changes might reflect the increase of crustal stress，as well as the significant active tectonic movements and surface deformations along fault zones，during the period of gestation of great earthquakes；2）The continuous significant changes of the multiple-scale gravity fields，as well as the greater gravity changes with larger time scales，can be regarded as the medium-range precursors of great earthquakes．The subsequent great earthquakes always occur at the area where the gravities change greatly；3）The spatial-temporal gravity changes are much useful in determining the epicenter of the coming great earthquakes．The large gravity networks are useful in determining the major areas of the coming great earthquakes．However，the local gravity networks with high spatial-temporal resolution are suitable for determining the location of epicenters．Therefore，denser gravity observation networks are necessary for better forecasting the epicenters of great earthquakes．4）Using gravity changes from campaign observation data，the first author of this paper had made medium-range predictions tothe2004LudianMS6.5，2013LushanMS7.0and2008WenchuanMS8.0 earthquakes，specially，the successful predictions of the location of epicenters．Based on above discussions，we emphasize that the medium／long-term potential of great earthquakes might exist nowadays in some areas with significant gravity anomalies in the study region．Because of this reason the monitoring should be strengthened．

EARTHQUAKE PREDICTIONS：SPATIAL-TEMPORAL GRAVITY CHANGES BEFORE THE LUDIAN MS6．5，LUSHAN MS7．0 AND WENCHUAN MS8.0 EARTHQUAKES

ZHU Yi-qing1）FU Guang-yu2）LIANG Wei-feng1）XU Yun-ma1）
1）Second Monitoring Center，China Earthquake Administration，Xi-an710054，China
2）Institute of Earthquake Science，China Earthquake Administration，Beijing100036，China

the Ludian MS6.5 earthquake，the Lushan MS7.0 earthquake，the Wenchuan MS8.0 earthquake，gravity change，tectonic activity，medium-range earthquake prediction

P315．72＋6

A文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：0253－4967（2015）01－0319－12

10．3969／j．issn．0253－4967．2015．01．025

祝意青，男，1962年生，1983年畢業(yè)于武漢測(cè)繪學(xué)院大地測(cè)量系地震專業(yè)，研究員，主要從事重力測(cè)量與地球動(dòng)力學(xué)及地震分報(bào)研究，E－mail：zhuyq201207＠126．com。

2014－10－17收稿，2015－01－26改回。

陜西省科技計(jì)劃項(xiàng)目（2014K1304）和國(guó)家自然科學(xué)基金（41274083，41374026）共同資助。