基于重力值標(biāo)準(zhǔn)差研究長(zhǎng)寧6.0級(jí)地震活動(dòng)性

陳挺，嚴(yán)迪，楊劍，廖國(guó)忠，武斌，冉中禹

(1.四川省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局物探隊(duì)，四川 成都 610072； 2.中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局 成都地質(zhì)調(diào)查中心，四川 成都 610082)

0 引言

CG-5相對(duì)重力儀是加拿大Scintrex公司制造生產(chǎn)的的新型數(shù)字重力儀[1]，分辨率為0.001×10-5m/s2，重復(fù)率優(yōu)于0.005×10-5m/s2。廣泛應(yīng)用于重力研究、地震預(yù)報(bào)等領(lǐng)域[2]。當(dāng)?shù)卣鸹顒?dòng)突然爆發(fā)時(shí)，地下巖石的空間位置以及密度分布形態(tài)發(fā)生改變，從而引起觀(guān)測(cè)重力值的變化。吳云成等使用拉科斯特重力儀在遼寧西部地區(qū)進(jìn)行重力復(fù)測(cè)，分析了朝陽(yáng)4.9級(jí)地震前后重力異常變化情況[3]。王武星分析了昆侖山口西8.1級(jí)地震和印尼8.9級(jí)地震前后部分重力觀(guān)測(cè)的變化，并對(duì)這些采樣間隔在1 min以下的重力數(shù)據(jù)進(jìn)行了高通濾波和頻譜分析[4]。車(chē)兆宏分析了張北6.2級(jí)地震前后華北地區(qū)水準(zhǔn)、GPS、重力、定點(diǎn)形變、流動(dòng)形變、地應(yīng)變觀(guān)測(cè)資料及前兆的演化過(guò)程[5]。祝意青等通過(guò)流動(dòng)重力測(cè)量，觀(guān)測(cè)到較可靠的重力隨時(shí)間變化數(shù)據(jù)[6-10]。梁偉鋒等基于河西地區(qū)流動(dòng)重力觀(guān)測(cè)資料獲得的重力場(chǎng)時(shí)空變化結(jié)果，研究發(fā)現(xiàn)重力場(chǎng)在活動(dòng)斷裂附近變化較大。這些觀(guān)測(cè)記錄表明重力變化能較好地反映地下深部物質(zhì)運(yùn)移與地殼密度變化等構(gòu)造活動(dòng)信息[11]。

長(zhǎng)寧6.0級(jí)地震發(fā)生前，筆者正在云南省鹽津縣普洱鎮(zhèn)進(jìn)行重力靜態(tài)觀(guān)測(cè)，成功記錄到長(zhǎng)寧6.0級(jí)地震發(fā)生前后的重力靜態(tài)觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)、重力儀實(shí)時(shí)觀(guān)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)差(S.D.)以及舍棄數(shù)量(REJ)數(shù)據(jù)。截止2019年7月23日，在鹽津縣普洱鎮(zhèn)和珙縣上羅鎮(zhèn)重力儀成功記錄到地震活動(dòng)21次，說(shuō)明長(zhǎng)寧地震具有主震突出、余震豐富的特點(diǎn)。筆者在對(duì)長(zhǎng)寧 6.0級(jí)地震前后重力儀觀(guān)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)差數(shù)據(jù)和舍棄數(shù)量值分析的基礎(chǔ)上，認(rèn)為標(biāo)準(zhǔn)差值包括了重力儀自身噪聲和環(huán)境震動(dòng)等重力高頻干擾信號(hào)，可以用來(lái)衡量信號(hào)噪聲的大小，同時(shí)舍棄數(shù)量(REJ)的突變也指示了高頻強(qiáng)震動(dòng)干擾的存在。通過(guò)對(duì)比地震發(fā)生時(shí)重力儀在不同時(shí)刻記錄的標(biāo)準(zhǔn)差值，認(rèn)為標(biāo)準(zhǔn)差結(jié)合舍棄數(shù)量值可用于地震活動(dòng)不確定性測(cè)量，對(duì)長(zhǎng)寧地區(qū)發(fā)震識(shí)別與記錄等具有科學(xué)與實(shí)際意義。

1 長(zhǎng)寧震區(qū)地質(zhì)背景

根據(jù)1∶20萬(wàn)區(qū)域地質(zhì)資料，長(zhǎng)寧地區(qū)主要出露中、古生界地層(見(jiàn)圖1)，將區(qū)內(nèi)地層系統(tǒng)列于表1。巖漿巖主要出露晚二疊系玄武巖。玄武巖主要由致密狀、斑狀、杏仁狀玄武巖、凝灰角礫巖、凝灰?guī)r組成，礦物成分主要為拉長(zhǎng)石、單斜輝石，主要分布于測(cè)區(qū)西部巡場(chǎng)鎮(zhèn)—壩底村一帶。長(zhǎng)寧6.0級(jí)地震震中主要出露寒武系地層向奧陶系地層過(guò)渡的白云巖和灰?guī)r，珙縣5.1級(jí)地震震中主要出露志留系羅惹坪組灰?guī)r。

長(zhǎng)寧地區(qū)主要地質(zhì)構(gòu)造為長(zhǎng)寧背斜，該背斜東起敘永縣，西至珙縣天星橋一帶，呈不對(duì)稱(chēng)的復(fù)式大背斜，背斜軸寬闊平緩，地表上在雙河鄉(xiāng)一帶。長(zhǎng)寧背斜是一個(gè)多斷裂構(gòu)造的背斜，斷裂多發(fā)育在由古生界地層組成的背斜核部或兩翼，以小斷裂為主，呈高角度壓性逆沖斷層，震中附近斷層傾角最高達(dá)85°(圖1)。斷裂與褶皺緊密相伴，主要斷裂往往伴隨褶皺而發(fā)育，構(gòu)造的延伸方向與褶皺線(xiàn)形跡一致[12-13]。

圖1 長(zhǎng)寧地區(qū)區(qū)域地質(zhì)圖(地質(zhì)底圖來(lái)源于91衛(wèi)圖助手)Fig.1 Regional geological map of Changning area(the geological base map is derived from the assistant of 91 satellite map)

表1 長(zhǎng)寧地區(qū)地層系統(tǒng)Table 1 Stratigraphic system table of Changning area

2 觀(guān)測(cè)S.D.值數(shù)據(jù)可靠性分析

標(biāo)準(zhǔn)差在重力儀讀數(shù)記錄里用“S.D.”表示，重力儀進(jìn)行靜態(tài)觀(guān)測(cè)時(shí)，S.D.值每秒鐘更新一次。S.D.值的計(jì)算是根據(jù)已采集到的觀(guān)測(cè)重力值求取標(biāo)準(zhǔn)差，假設(shè)重力儀單點(diǎn)觀(guān)測(cè)持續(xù)時(shí)間設(shè)置為60 s，則重力儀記錄的S.D.值為60 s內(nèi)所有瞬時(shí)重力值讀數(shù)記錄的標(biāo)準(zhǔn)差。

為了保證重力儀讀數(shù)的準(zhǔn)確性和可重復(fù)性，當(dāng)打開(kāi)“Auto Rejection”選項(xiàng)時(shí)，大于4～6倍標(biāo)準(zhǔn)差的高頻噪聲將被自動(dòng)拒絕。因此當(dāng)激活震動(dòng)濾波功能時(shí)，得到的重力觀(guān)測(cè)值是濾波處理后的結(jié)果。在外業(yè)觀(guān)測(cè)時(shí)，S.D.指標(biāo)主要用來(lái)衡量單點(diǎn)觀(guān)測(cè)質(zhì)量，當(dāng)S.D.較小時(shí)，表示環(huán)境震動(dòng)噪聲處于較低水平，設(shè)置觀(guān)測(cè)時(shí)間內(nèi)的數(shù)值較接近平均值，觀(guān)測(cè)質(zhì)量合格；當(dāng)S.D.較大時(shí)，表示環(huán)境震動(dòng)噪聲處于較高水平，觀(guān)測(cè)時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)很多高頻重力信號(hào)，數(shù)據(jù)質(zhì)量不合格，需要重新觀(guān)測(cè)。正是由于S.D.值包括了重力儀自身噪聲和環(huán)境震動(dòng)等重力高頻干擾信號(hào)，它可以用來(lái)衡量信號(hào)噪聲的大小。通過(guò)對(duì)比地震發(fā)生時(shí)重力儀在不同時(shí)刻記錄的S.D.值，認(rèn)為S.D.值可用于地震活動(dòng)不確定性測(cè)量。

為了說(shuō)明觀(guān)測(cè)S.D.值數(shù)據(jù)可靠性，在珙縣使用兩臺(tái)CG-5重力儀在同一地點(diǎn)進(jìn)行兩次觀(guān)測(cè)，重力儀編號(hào)分別是40242#、41036#。兩臺(tái)CG-5重力儀在使用前均進(jìn)行了格值標(biāo)定及各項(xiàng)性能試驗(yàn)，重力儀的一致性試驗(yàn)精度為0.022×10-5m/s2，試驗(yàn)精度結(jié)果滿(mǎn)足規(guī)范要求。

2019年7月22日16時(shí)26分在四川宜賓市長(zhǎng)寧縣發(fā)生4.1級(jí)地震，震源深度9 km，震中位于北緯28.35°，東經(jīng)104.91°。兩臺(tái)CG-5重力儀布置在距離震中25.5 km的珙縣進(jìn)行靜態(tài)數(shù)據(jù)采集，表2是發(fā)震時(shí)兩臺(tái)重力儀記錄的不同時(shí)刻靜態(tài)觀(guān)測(cè)重力值數(shù)據(jù)和實(shí)時(shí)觀(guān)測(cè)重力值數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)差值(S.D.)，以及高頻噪聲舍棄數(shù)量(REJ)統(tǒng)計(jì)。

重力儀觀(guān)測(cè)持續(xù)時(shí)間DUR值均為60 s，為了對(duì)觀(guān)測(cè)S.D.值數(shù)據(jù)可靠性進(jìn)行分析，根據(jù)Excel軟件中的CORREL函數(shù)計(jì)算兩臺(tái)重力儀觀(guān)測(cè)S.D.值數(shù)據(jù)的相關(guān)系數(shù)為0.999 949，說(shuō)明兩臺(tái)重力儀的觀(guān)測(cè)S.D.值數(shù)據(jù)具有較大的相關(guān)性。另外兩臺(tái)重力儀觀(guān)測(cè)開(kāi)始時(shí)間僅相差1 s，從觀(guān)測(cè)S.D.值的數(shù)值大小變化來(lái)分析，40242#重力儀相對(duì)41036#重力儀在16∶26∶53、16∶28∶13、16∶29∶33三個(gè)不同時(shí)刻的相對(duì)變化率分別為4.34%、1.51%、10.34%。說(shuō)明利用S.D.值來(lái)分析地震活動(dòng)性是可靠的。

2019年7月23日22時(shí)25分在四川宜賓市長(zhǎng)寧縣發(fā)生3.0級(jí)地震，震源深度6 km，震中位于北緯28.38°，東經(jīng)104.94°。兩臺(tái)CG-5重力儀布置在距離震中30.2公里的珙縣進(jìn)行靜態(tài)數(shù)據(jù)采集，表3是發(fā)震時(shí)兩臺(tái)重力儀記錄的不同時(shí)刻靜態(tài)觀(guān)測(cè)重力值數(shù)據(jù)和實(shí)時(shí)觀(guān)測(cè)重力值數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)差值以及高頻噪聲舍棄數(shù)量值統(tǒng)計(jì)表。重力儀觀(guān)測(cè)持續(xù)時(shí)間DUR值均為60 s，對(duì)兩臺(tái)重力儀的觀(guān)測(cè)S.D.值數(shù)據(jù)進(jìn)行了相關(guān)分析，相關(guān)系數(shù)為0.997 503，說(shuō)明兩臺(tái)重力儀的觀(guān)測(cè)S.D.值數(shù)據(jù)具有較大的相關(guān)性。表3觀(guān)測(cè)S.D.值數(shù)據(jù)的相關(guān)系數(shù)小于表2，這主要是由于表3兩臺(tái)重力儀的觀(guān)測(cè)開(kāi)始時(shí)間相差20 s，即在各自的60 s觀(guān)測(cè)時(shí)段內(nèi)僅同步觀(guān)測(cè)40 s所致。

表2 長(zhǎng)寧4.1級(jí)地震重力儀觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)Table 2 Statistical table of observation data of the gravimeter of Ms 4.1 earthquake in Changning

表2的S.D.值變化幅值較表3大，最大達(dá) 1.404×10-5m/s2，兩臺(tái)重力儀發(fā)震時(shí)刻經(jīng)固體潮和零漂改正后的相對(duì)重力值較發(fā)震前的變化量分別為-0.007×10-5m/s2、-0.009×10-5m/s2，說(shuō)明觀(guān)測(cè)時(shí)誤差較大的高頻重力數(shù)據(jù)已經(jīng)被重力儀自帶的濾波器過(guò)濾掉。表3的S.D.值變化幅值較小，發(fā)震時(shí)刻經(jīng)固體潮和零漂改正后的相對(duì)重力值較發(fā)震前的變化量分別為0.020×10-5m/s2、0.023×10-5m/s2，說(shuō)明部分由小震動(dòng)引起的小于4倍標(biāo)準(zhǔn)差的重力觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)未被過(guò)濾掉。據(jù)表2和表3的舍棄數(shù)量(REJ)值統(tǒng)計(jì)結(jié)果知，發(fā)震時(shí)刻大致與REJ極大值相對(duì)應(yīng)，說(shuō)明發(fā)震時(shí)的高頻震動(dòng)干擾最強(qiáng)。41036#儀器在同一時(shí)刻的REJ值均大于或等于40242#儀器，且表2和表3中41036#儀器REJ值在地震發(fā)生前有明顯變化，而40242#儀器REJ值在地震發(fā)生前無(wú)明顯變化，說(shuō)明REJ值與重力儀的彈簧彈性系數(shù)相關(guān)，從REJ值的統(tǒng)計(jì)結(jié)果知，41036#儀器對(duì)高頻干擾噪聲更敏感，彈簧靈敏度明顯高于40242#儀器，因此用于地震監(jiān)測(cè)的重力儀應(yīng)選擇彈簧靈敏度較高的儀器。由于REJ值與重力儀自身的彈簧彈性系數(shù)相關(guān)，如需使用REJ值來(lái)預(yù)測(cè)地震，需針對(duì)單臺(tái)重力儀的大量試驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)選擇合適的REJ值判斷指標(biāo)。

表3 長(zhǎng)寧3.0級(jí)地震重力儀觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)Table 3 Statistical table of observation data of the gravimeter of Ms 3.0 earthquake in Changning

3 觀(guān)測(cè)S.D.值與地震震級(jí)相關(guān)性研究

截止2019年7月23日，41036#重力儀共記錄到21次地震，見(jiàn)圖2和表4。

表4是發(fā)震時(shí)重力儀記錄靜態(tài)觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表。在鹽津縣觀(guān)測(cè)的15次記錄中，當(dāng)時(shí)震中距介于60.1～73.2 km時(shí)，為了研究地震震級(jí)與重力儀記錄S.D值的關(guān)系，根據(jù)Excel軟件中的CORREL函數(shù)計(jì)算了地震震級(jí)與對(duì)應(yīng)S.D值的相關(guān)系數(shù)，計(jì)算得出相關(guān)系數(shù)為0.90，由于相關(guān)系數(shù)是研究變量之間線(xiàn)性相關(guān)程度的量，相關(guān)系數(shù)值越大，說(shuō)明地震震級(jí)與S.D值之間線(xiàn)性相關(guān)程度越高。

在珙縣觀(guān)測(cè)的6次記錄中，當(dāng)震中距介于25.5 ～30.8 km，相關(guān)系數(shù)為0.94；當(dāng)震中距介于6.2～7.8 km，相關(guān)系數(shù)為1。需要指出的是，相關(guān)系數(shù)有一個(gè)明顯的缺點(diǎn)，即當(dāng)震中距介于6.2～7.8 km，僅有7月15日和7月19日兩組統(tǒng)計(jì)樣本數(shù)據(jù)，相關(guān)系數(shù)的絕對(duì)值為1，因此在觀(guān)測(cè)記錄較少時(shí)，僅憑相關(guān)系數(shù)較大就判定震級(jí)與重力儀記錄S.D值之間有密切的線(xiàn)性關(guān)系是不妥當(dāng)?shù)摹Ｍㄟ^(guò)以上相關(guān)分析認(rèn)為，當(dāng)震中距介于60.1～73.2 km、25.5～30.8 km時(shí)，地震震級(jí)與重力儀記錄S.D值呈明顯的正相關(guān)關(guān)系，即在震中距相近的情況下，S.D值越大，地震震級(jí)越高。當(dāng)震中距介于6.2～7.8 km時(shí)，由于統(tǒng)計(jì)樣本數(shù)據(jù)不足，未能準(zhǔn)確判定地震震級(jí)與重力儀記錄S.D值的相關(guān)關(guān)系。

圖2 長(zhǎng)寧地震震中分布位置與地形疊合Fig.2 The overlap map of topography and epicenter distribution of Changning earthquake

表4 發(fā)震時(shí)刻重力儀記錄觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)Table 4 Statistical table of observation data recorded by gravimeter at seismic moment

表4的舍棄數(shù)量(REJ)值與震級(jí)和重力儀記錄S.D值無(wú)明顯的相關(guān)關(guān)系，這可能是由于當(dāng)觀(guān)測(cè)持續(xù)時(shí)間選擇60 s時(shí)，REJ值為60 s內(nèi)的統(tǒng)計(jì)值，無(wú)法對(duì)瞬時(shí)高頻干擾進(jìn)行更精細(xì)的反映。REJ值的突變顯示了高頻干擾的存在，在今后工作中，可以將觀(guān)測(cè)持續(xù)時(shí)間選擇為30 s，來(lái)進(jìn)一步統(tǒng)計(jì)分析REJ值與震級(jí)和重力儀記錄S.D值的相關(guān)關(guān)系。

4 利用S.D.值進(jìn)行地震預(yù)測(cè)可行性分析

2019年6月17日22時(shí)55分在四川宜賓市長(zhǎng)寧縣發(fā)生6.0級(jí)地震， 06月17日23時(shí)36分在四川宜賓市珙縣發(fā)生5.1級(jí)地震。從表5知，22時(shí)55分重力儀記錄S.D.值高達(dá)23.066×10-5m/s2，REJ值為10%。需注意的是，發(fā)震前十分鐘即22時(shí)45分，S.D.值僅為0.021×10-5m/s2，但REJ值卻高達(dá)19%，REJ值的突變能否作為地震發(fā)生前兆的判斷依據(jù)還需更多的試驗(yàn)記錄來(lái)支撐。23時(shí)36分珙縣5.1級(jí)地震繼長(zhǎng)寧6.0級(jí)地震后爆發(fā)，S.D.值突變?yōu)?1.708×10-5m/s2，直到06月18日00時(shí)06分，S.D.值降為0.013×10-5m/s2，表明該次地震活動(dòng)已經(jīng)平息。另外從觀(guān)測(cè)重力值來(lái)分析，長(zhǎng)寧縣6.0級(jí)地震和珙縣5.1級(jí)地震突然爆發(fā)引起的強(qiáng)烈震動(dòng)，導(dǎo)致重力儀自帶的地震濾波功能失效，觀(guān)測(cè)重力值與地震爆發(fā)前觀(guān)測(cè)值的差值分別為4.466×10-5m/s2、-0.055×10-5m/s2。23時(shí)46分S.D.值為0.104×10-5m/s2，近似為平靜場(chǎng)中觀(guān)測(cè)值的5倍，但觀(guān)測(cè)重力值與地震爆發(fā)前的觀(guān)測(cè)值相差僅為-0.001×10-5m/s2，可見(jiàn)重力儀自帶的地震濾波功能已經(jīng)濾掉了重力高頻干擾信號(hào)。剔除發(fā)震時(shí)刻的畸變重力數(shù)據(jù)，在云南省鹽津縣觀(guān)測(cè)到的長(zhǎng)寧縣6.0級(jí)地震、珙縣5.1級(jí)地震并未引起觀(guān)測(cè)重力觀(guān)測(cè)值的明顯變化。直至06月18日00時(shí)06分S.D.值變?yōu)?.013×10-5m/s2，說(shuō)明兩次地震震動(dòng)疊加在一起的持續(xù)活動(dòng)時(shí)間約為71分鐘。

在記錄到的21次地震中，有2次在發(fā)震前重力儀記錄S.D.值有明顯突變。第1次是2019年6月20日01時(shí)44分在四川宜賓市珙縣發(fā)生的3.4級(jí)地震(見(jiàn)圖3)，在地震發(fā)生前的01時(shí)38分，S.D.值變?yōu)?.043×10-5m/s2，該時(shí)刻經(jīng)固體潮和零點(diǎn)位移改正后的靜態(tài)觀(guān)測(cè)重力值為4757.394×10-5m/s2。從表5知，S.D.值與上一記錄時(shí)刻相差0.024×10-5m/s2，重力值與上一記錄時(shí)刻相差-0.002×10-5m/s2，重力值無(wú)明顯變化，REJ值也無(wú)變化。由于靜態(tài)觀(guān)測(cè)時(shí)設(shè)置的讀數(shù)時(shí)間間隔是10 min，未能記錄到01時(shí)27分到01時(shí)37分之間的S.D.值，因此S.D.值可能在發(fā)震6 min之前就已發(fā)生突變。直至02時(shí)18分S.D.值變?yōu)?.015×10-5m/s2，說(shuō)明此次地震活動(dòng)從發(fā)震到停止用時(shí)約34 min。

第2次是2019年7月15日16時(shí)48分在四川宜賓市珙縣發(fā)生的2.9級(jí)地震。為了更詳細(xì)地研究重力場(chǎng)和S.D.值隨時(shí)間的變化規(guī)律，重力儀的讀數(shù)時(shí)間間隔在鹽津縣觀(guān)測(cè)時(shí)設(shè)置為10 min，在珙縣觀(guān)測(cè)時(shí)間設(shè)置為1 min。從圖4知，在發(fā)震時(shí)刻S.D.值變?yōu)?.935×10-5m/s2，由于發(fā)震時(shí)刻S.D.值幅值變化太大，在圖4中很難觀(guān)測(cè)到發(fā)震前后S.D.值的微小變化。

圖5中剔除了16時(shí)48分的S.D.值后，可以明顯觀(guān)測(cè)到，在地震發(fā)生前的16時(shí)30分和16時(shí)32分，S.D.值發(fā)生了明顯改變，其值分別為0.048×10-5m/s2、0.040×10-5m/s2，經(jīng)固體潮和零點(diǎn)位移改正后的靜態(tài)觀(guān)測(cè)重力值分別為4 830.031×10-5m/s2、4 830.043×10-5m/s2，重力值與上一記錄時(shí)刻相差0.012×10-5m/s2，說(shuō)明在此時(shí)刻由震動(dòng)產(chǎn)生的部分高頻重力異常未被重力儀自帶的濾波器濾除掉。在16時(shí)30分，S.D.值近似為平靜場(chǎng)中觀(guān)測(cè)值的2.5倍，即在發(fā)震前18 min重力儀已記錄到S.D.值的突變。值得注意的是16時(shí)40分，即在發(fā)震前8 min，S.D.值僅為0.022×10-5m/s2，重力值與上一記錄時(shí)刻相差-0.033×10-5m/s2，REJ值高達(dá)42%，根據(jù)重力值和REJ值的變化可對(duì)地震進(jìn)行提前預(yù)報(bào)。在直至16時(shí)54分S.D.值變?yōu)?.014×10-5m/s2，說(shuō)明此次地震活動(dòng)從發(fā)震到停止用時(shí)約6 min。

圖3 珙縣3.4級(jí)地震標(biāo)準(zhǔn)差隨時(shí)間變化Fig.3 The change of S.D. value over time in Gongxian Ms 3.4 earthquake

表5 地震前后重力儀記錄靜態(tài)觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)Table 5 Statistical table of static observation data recorded by gravimeter before and after earthquake

圖4 珙縣2.9級(jí)地震標(biāo)準(zhǔn)差隨時(shí)間變化Fig.4 The change of S.D. value over time in Gongxian Ms 2.9 earthquake

圖5 珙縣2.9級(jí)地震標(biāo)準(zhǔn)差隨時(shí)間變化(剔除發(fā)震時(shí)刻S.D.突變點(diǎn))Fig.5 The change of S.D. value over time in Gongxian Ms 2.9 earthquake(the mutation point of S.D. at the time of shock was removed)

通過(guò)以上實(shí)際記錄S.D.值數(shù)據(jù)分析認(rèn)為，在某些特定條件下，根據(jù)S.D.值的突變并結(jié)合重力值和REJ值的變化來(lái)提前預(yù)報(bào)地震是可行的。

5 結(jié)論與建議

通過(guò)對(duì)地震發(fā)生時(shí)重力儀在不同時(shí)刻記錄S.D.值和REJ值的分析，認(rèn)為S.D.值結(jié)合REJ值可用于地震活動(dòng)不確定性測(cè)量。首先，對(duì)兩臺(tái)重力儀兩次實(shí)測(cè)S.D.值數(shù)據(jù)進(jìn)行了相關(guān)分析，相關(guān)系數(shù)為0.99，說(shuō)明兩臺(tái)重力儀的觀(guān)測(cè)S.D.值數(shù)據(jù)具有較大的相關(guān)性，利用S.D.值來(lái)分析地震活動(dòng)性是可靠的。然后，通過(guò)對(duì)地震震級(jí)與發(fā)震時(shí)刻重力儀記錄S.D值的分析，認(rèn)為當(dāng)震中距介于60.1～73.2 km、25.5～30.8 km時(shí)，地震震級(jí)與重力儀記錄S.D值呈正相關(guān)關(guān)系。REJ值與重力儀自身的彈簧彈性系數(shù)相關(guān)，如需使用REJ值來(lái)預(yù)測(cè)地震，需針對(duì)單臺(tái)重力儀的大量試驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)選擇合適的REJ值判斷指標(biāo)。最后，在記錄到的21次地震中，有2次在發(fā)震前重力儀記錄S.D值有明顯突變，S.D.值近似為平靜場(chǎng)中觀(guān)測(cè)值的2倍；有1次在發(fā)震前8 min，觀(guān)測(cè)到REJ值的突變。因此在某些特定條件下，根據(jù)S.D.值的突變并結(jié)合重力值和REJ值的變化來(lái)預(yù)報(bào)地震和研究單次地震從發(fā)震到結(jié)束的持續(xù)時(shí)間是可行的。

本次長(zhǎng)寧6.0級(jí)地震，在地震波到達(dá)之前未能觀(guān)測(cè)到有效的重力異常變化信號(hào)，地震前后未觀(guān)測(cè)到明顯的重力值變化。這可能是由于本次地震未引起地下地質(zhì)體空間分布形態(tài)的較大改變且測(cè)站距離震中距離較遠(yuǎn)所致。在鹽津縣觀(guān)測(cè)時(shí)，重力儀觀(guān)測(cè)時(shí)間間隔設(shè)置為10 min，數(shù)據(jù)采集密度不夠，未能在地震發(fā)生前記錄到S.D.值的突變，但在發(fā)震前10 min記錄到REJ值的突變。在以后的工作中，重力儀觀(guān)測(cè)時(shí)間間隔設(shè)置為30～60 s，可以觀(guān)測(cè)到有效的重力值和S.D.值，從而進(jìn)一步研究地震活動(dòng)不確定性規(guī)律。另外在震區(qū)進(jìn)行小震中距重力靜態(tài)觀(guān)測(cè)時(shí)，地震震級(jí)與重力儀記錄S.D.值是否也呈正相關(guān)關(guān)系，在進(jìn)一步分析中是否要加入震源深度作為約束？這需要通過(guò)更多的采樣數(shù)據(jù)來(lái)證實(shí)。