遼南地區(qū)2012—2015年重力時空變化特征分析

李玉森，張 麗，楊曉東，鄒 博，索 銳

（遼寧省地震局，遼寧 沈陽 110034）

遼南地區(qū)2012—2015年重力時空變化特征分析

李玉森，張 麗，楊曉東，鄒 博，索 銳

（遼寧省地震局，遼寧 沈陽 110034）

重力變化是地震監(jiān)測預報工作的重要內容，本文以遼南地區(qū)為例，收集、整理了2012—2015年8期流動重力觀測資料，通過重力平差計算，來研究區(qū)域重力場時空變化、重力點值時序變化和段差值時序變化等，分析重力場的時、空、強變化特征。判定潛在地震發(fā)生的高風險區(qū)域。結果顯示蓋州—大石橋—海城地區(qū)和明陽—莊河—魏屯地區(qū)重力變化起伏較大，異常明顯，應給予密切關注。

重力場; 時空變化; 遼南地區(qū)

0 引言

重力場是地球基本物理場之一，地表重力變化與地下介質密度以及地殼應力之間的關系密切，是地震流動監(jiān)測預報工作的重要內容[1]。重力測量是以地震監(jiān)測預報為目的，其主要任務是監(jiān)測區(qū)域重力場隨時間的非潮汐變化，以及重力場的時、空、強變化，提取地震前兆信息，進行地表重力場變化監(jiān)測及地震中、長期危險地點判定等研究工作。本文以遼南地區(qū)為例，進行重力變化研究，為地震監(jiān)測預報工作提供可靠的數據信息。

1 測區(qū)概況

遼南地區(qū)重力監(jiān)測地理范圍為38o15'～41o83'N、121o10'～123o59'E，主要是溝幫子、大連和莊河圍城的三角形區(qū)域。測區(qū)內新生代構造始于中生代末，于新第三紀基本形成，第四紀得到進一步發(fā)展，總體形態(tài)為北東走向的條塊狀，新生代以來構造活動較為活躍，斷層發(fā)育，其中有NE向郯廬斷裂帶和金州大斷裂平行縱貫南北，NW向的海城隱伏斷裂橫跨東西，上世紀七十年代至今該地區(qū)曾多次發(fā)生過中強地震，近期尤其是蓋州—大石橋地區(qū)小震群較為活躍[2]。

2 重力測量工作

2.1測網簡介

遼南地區(qū)重力網建設始于1985年，至今一共設立了37個觀測點、40個測段，形成了三個測網一條支線（圖1）[3]，測網布設完整的覆蓋了測區(qū)內主要構造斷裂。遼南地區(qū)重力監(jiān)測始于1990年，使用美國產高精度拉科斯特重力儀，每年復測兩期，工作方法是采用往返觀測，測線閉合三天。要求單臺儀器自差不得超過25×10-8ms-2，兩臺儀器臺差不得超過30×10-8ms-2。

2.2資料處理

重力資料處理是采用國家地震局推廣的流動重力數據庫系統(tǒng)，以溝幫子為基準點，進行

綜上所述，近年來所取得的重力測量成果精度高，可靠性強，所獲取的重力變化能夠真實的反映測區(qū)內地下物質和能量的變化和遷移[5]。

3 重力變化特征分析

本文的重力變化研究分為三方面，分別為重力變化時空分析、重力點值時序變化分析、段差時序變化分析。通過以上結果來就行重力變化特征分析，來判定潛在的地震高危區(qū)域。

3.1重力場的時空演化

重力場變化主要反映了區(qū)域性重力場時空動態(tài)變化。分析重力場變化是否存在異常，主要是分析重力場變化強度、梯度和變化趨勢，通過等值線圖來表示[6]。通過近期觀測成果與基值的比較，可以分析出測區(qū)重力場長期變化特征，以下是遼南測區(qū)2012—2015年8期成果與G值的重力場時空變化圖，其中G值是1990—1991年4期觀測成果的加權平均值，紅經典網平差，逐個排除地下水、地殼形變、測點環(huán)境變化等干擾因素，并通過相關分析和回歸分析進行誤差系數改正[4]。資料處理過程中另一考慮的是觀測成果精度，通過對近年觀測資料精度統(tǒng)計，得出各項精度指標如下。色漸變表示重力場上升區(qū)，綠色漸變表示重力場下降區(qū)，等值線間隔值10微伽。

表1 觀測成果精度表單位：1×10-8ms-2

結果顯示：2012年5月—2015年9月，遼南地區(qū)重力場形態(tài)以負場為主，等值線沿北東向展開，與構造斷裂走向基本一致。時空序列圖顯示，有三個封閉異常區(qū)，分別為蓋州—大石橋—海城異常高值區(qū)，以明陽為中心的北黃海沿岸異常低值區(qū)和以偏嶺為中心的異常低值區(qū)。時間上重力變化呈現出局部上升和整體回落兩個階段。從2012年5月到2013年10月為局部增強階段，各異常區(qū)經歷了一個能量積累的過程，其中最大變化量出現在明陽，峰值為-80×10-8ms-2。2013年10月以后變化量呈現出穩(wěn)步持續(xù)回落的態(tài)勢，重力等值線趨于平緩，梯度減小，到2015年9月各重力異常區(qū)變化量分別回落到30×10-8ms-2、-40×10-8ms-2和-30×10-8ms-2。

（1）蓋州—大石橋—海城異常高值區(qū)形成于2012年10月，等值線密集，嚴重扭曲，梯度較大，最大變化量在大石橋地區(qū)為50×10-8ms-2，此后變化量持續(xù)穩(wěn)步回落，到2014年5月變化量最大值回落到20×10-8ms-2，同時在蓋州西北方向形成新的封閉低值區(qū)，變化量最大值在為-40×10-8ms-2左右。此后開始同步回落，一直到2015年8月變化量一直穩(wěn)定在-20×10-8ms-2和20×10-8ms-2之間。

（2）北黃海重力異常低值區(qū)。2012年5月，金州半封閉異常區(qū)形成，變化量最大值為-70×10-8ms-2，此后隨時間呈小幅增長的趨勢，峰值中心沿黃海海岸向北東向遷移，到2013年10月，在明陽地區(qū)形成橢圓形封閉低值區(qū)，變化量最大值達到-80×10-8ms-2，此后重力變化量逐年減小，到2015年8月，最大變化量已回落到-40×10-8ms-2。

（3）偏嶺地區(qū)低值封閉異常區(qū)形成于2013年10月，最大變化量在-50×10-8ms-2上下。此后持續(xù)平穩(wěn)中小幅度變化，到2015年8月，變化量穩(wěn)定在-50×10-8ms-2左右。

3.2點值時序變化

重力點值時序變化能較好的突出異常測點的動態(tài)變化。本篇選取2012—2015年共8期觀測資料，根據遼南地區(qū)地震地質背景和構造斷裂走向等多種因素，針對變化量較大的測點和測線就行比較分析，如圖3—5：

圖3顯示，蓋州、大石橋、海城和營口四個測點重力變化同步性較好，呈波浪式起伏狀，圖中共有4個時間節(jié)點，2012年10月、2014年5月、2014年8月和2015年4月，其中變化量極值出現在2012年10月大石橋地區(qū)，為50×10-8ms-2。2014年8月以后變化量呈整體回落。

圖4 顯示，金縣、新金和楊樹房具有一定的同步性，重力變化量同步減小。明陽和莊河起伏變化較大。整體上重力變化量在一直減小，2012年5月，整體變化量都在-50×10-8ms-2以上，最大值達-90×10-8ms-2，到2015年9月，變化量都統(tǒng)一降到-50×10-8ms-2以內，應對此區(qū)域繼續(xù)進行重點監(jiān)視。

圖5顯示，2014年以前，時序圖此起彼伏，變化量較大。最大值出現在2013年10月的偏嶺地區(qū)，為-60×10-8ms-2。2014年5月以后，整條測線呈現出較好的同步性，具有很好的指示作用，2014年8月以來，變化量呈現出整體小幅度下降態(tài)勢，偏嶺地區(qū)的變化量仍為-50×10-8ms-2上下。

3.3斷差時序變化

重力段差變化能夠靈敏的反應出斷裂構造活動跡象。主要是測定一定時間內相鄰重力測點之間的段差值及其變化情況，下圖為2012—2015年部分測點之間的斷差變化。

通過圖6-11可以看出，蓋州—大石橋—海城一帶段差值變化起伏明顯，最大斷差變化在40×10-8ms-2左右，2012年5月到2015年5月，段差值呈現出下降趨勢，從2015年5月以后，大石橋—海城和蓋州—蘭旗段差值變化上升明顯，達30×10-8ms-2，異常明顯，應給予密切監(jiān)視。西腰—偏嶺地區(qū)2013年5月以來段差值一直呈現下降形態(tài)。明陽—莊河和魏屯—莊河地區(qū)重力段差值呈波浪式起伏狀，且變化幅度較大，最大變化量在40×10-8ms-2以上，異常明顯，應給予密切監(jiān)視。

4 總結

通過對遼南地區(qū)2012—2015年重力時空變化分析，包括重力場時空演化、重力點值變化、重力斷差值變化，得出以下結論：

（1）蓋州—大石橋—海城地區(qū)重力時空變化較為明顯。重力等值線彎曲密集，重力水平梯度較大；點值和段差值變化較大，時序圖呈現出同步性和一致性特征。2012年以來蓋州—大石橋交界區(qū)域，中小震群不斷，與區(qū)域重力異常相吻合，應給予密切關注。

（2）明陽—莊河—魏屯地區(qū)重力時空變化較為明顯。以三點為中心，形成橢圓形封閉異常區(qū)，等值線形狀規(guī)則，水平梯度相對較大；點值和段差值時序圖成波浪起伏狀，變化幅度大。2015年以來呈現出一致性上升趨勢，上升幅度較大，應給予密切關注。

[1]李瑞浩.重力學引論[M].北京:地震出版社，1988.

[2]李子濤,戚建勛,梁放，等.遼南地區(qū)重力變化與地震活動研究[J].東北地震研究，2005，09（3）：45-51.

[3]王慶良.地球物理場流動觀測研究報告[R].北京:中國地震局地震預報司，2014：15-16.

[4]趙曉燕,陳春生.重力觀測技術講義[M].北京:地震出版社，1997：54-56.

[5]吳云成,李子濤.遼寧西部地區(qū)震前震后重力異常反應[J].東北地震研究，1997，06（2）：13-19.

[6]梁全強,劉序儼.臺灣海峽西岸重力場變化梯度場圖像分析[J].大地測量與地球動力學，2006，11（4）：82-85.

SPATIAL -TIME VARIATION CHARACTERISTICS OF GRAVITY IN SOUTHERN LIAONING PROVINCE DURING 2012-2015

LI Yu-sen，ZHANG Li，YANG Xiao-dong，ZOU Bo，SUO Rui

（Earthquake Administration of Liaoning Province，Liaoning Shenyang 110034，China）

ract Gravity change is an important content of earthquake monitoring and prediction. This paper collected and sorted out 8 phase mobile gravity observation data in southern Liaoning Province during 2012-2015.We studied regional space-time variation of gravity field, gravity values of temporal variation and difference of temporal variation etc; analysised of gravity field, spatial and intensity variations by gravity adjustment calculation. Finally determined the high risk area of potential earthquake. Results show:the change of gravity in Dashiqiao Haicheng Gaizhou area and the Ming Yang Zhuanghe Wei Tun area is larger, and the anomaly is obvious, Should pay close attention to these region.

ds gravitational field；temporal and spatial variation；south Liaoning

P312.1

A

10.13693/j.cnki.cn21-1573.2016.04.004

1674-8565（2016）03-0025-07

2016-07-16

2016-08-26

李玉森（1986-），男，遼寧省蓋州市人，2012年畢業(yè)于遼寧師范大學，人文地理學碩士，工程師，現主要從事震害評估、流動重力測量等相關工作。