安庆5.2级地震震前区域重力场动态变化特征＊

徐如刚 张 毅 顾春雷 朱志春 王 雷 余 勇

（安徽省地震局，合肥 230031）

安庆5.2级地震震前区域重力场动态变化特征＊

徐如刚 张 毅 顾春雷 朱志春 王 雷 余 勇

（安徽省地震局，合肥 230031）

根据安徽省及周边区域地震动态重力监测网2009—2010年期间的3期绝对重力和相对重力观测成果，给出了监测区域重力场动态变化图像，并以此为基础从场变化的角度分析了安庆地震震前区域重力场的动态变化特征。

动态重力变化；流动重力；绝对重力；安庆地震

引言

随着地震监测预报研究工作的深入开展，以及对现有地震动态重力监测网监测能力的不断提升，中国地震局于2009年对华北地区主要构造带上的地震动态重力监测区域网进行了优化与改造［1］，同时对优化后的重力监测网开展了强震强化监视跟踪工作。2011年1月19日发生在安徽省安庆市市辖区、怀宁县交界（30.6°N，117.1°E）的5.2级地震恰处于优化与改造后的华北地震动态重力监测网的边缘，安庆地震是安徽省自1979年固镇MS5.0地震之后，省内32年来最大的一次地震，合肥、芜湖、马鞍山等地震感明显，是一次具有较大社会影响的强烈有感地震。本文旨在以安徽省及周边区域的地震动态重力监测网2009至2010年获取的3期绝对重力、相对重力观测结果为基础，从重力场变化的角度分析安庆地震震前区域重力场的动态变化特征及其与监测区内安庆地震孕育过程的关系。

1 重力监测网概况及区域构造

为了研究安庆5.2级地震，文中选取了30.0°N～35.0°N，113.5°E～119.5°E区域范围内的重力观测成果。研究区域范围内的重力监测网、构造及震中分布如图1所示。测网主要由安徽省地震动态重力监测网、湖北、河南、江苏3家监测单位部分地震动态重力监测网组成，共有87个地震重力测点。测网横跨华北陆块、扬子陆块和秦岭－大别造山带3个大地构造单元，测网内断裂构造十分发育，深、大断裂在空间上以一定的方位组合，规律性分布，郯庐断裂带以东主要发育北东向构造，以西则以近东西向构造较为发育为特征。从新断裂的重要性和活动性来看，北东向、东西向断裂活动时间最新，多与地震活动相关［2］，如北东向落儿岭－土地岭、宿松－枞阳断裂，东西向太和－五河断裂、梅山－龙河口断裂。

2 重力观测资料预处理及平差计算

对重力观测数据进行预处理、平差计算并从处理结果中提取重力场的动态变化信息，其主要过程包括如下3个方面：

图1 地震动态重力监测区域网、构造及震中分布

（1）平差起算基准的选取：在采用经典间接平差方法处理动态重力区域监测网的多期观测资料时，应用同步的绝对重力测量结果作为控制［3－4］，为此我们搜集了监测网区域内的淮北、南京台两个绝对重力测点同期绝对重力测量结果，并以此来控制对多期重力观测资料进行处理。

（2）重力观测资料预处理及平差计算：利用LGADJ高精度重力处理软件系统［5－6］，对观测数据进行重力固体潮改正、仪器漂移改正、仪器格值误差改正及高度改正、气压改正、偶然误差改正等。平差计算则以单台仪器重力段差值为平差元素，采用测点重力值和仪器参数一并求解的数学模型完成，各期资料的基本情况、平差计算结果见表1。

（3）重力观测数据网格化：通过对离散观测点重力数据进行网格化插值是得到空间连续变化的重力场动态变化图像的常用方法，根据李辉［1］和徐如刚［7］提出的方法确定最佳化网格间距，并以此网格化间距对2009至2010年重力资料的平差结果进行网格化。

表1 地震动态重力监测区域网观测资料概况及观测精度（单位：10－8ms－2）

3 震前震中及周边区域重力场动态变化图像特征

重力场动态变化图像变化主要有两种表现形式［8］：一种表现形式为累积动态变化图像，表示相对某一基准或某一期的重力变化，以突显出研究区域不同时期重力场动态演化的相对累积状态；另一种表现形式为差分动态变化图像，表示相邻两期之间的相对重力变化，以突显出研究区域内不同时期重力场动态演化的差异信息。本文根据2009年至2010年3期重力资料观测成果，分别给出了研究区域震前重力场差分动态变化图像、累积动态变化图像（图2和图3）。

3.1 震前重力场差分动态变化图像特征

由差分动态变化图像（图2）可知，2009年10月至2010年5月（图2a），震中西北侧，以合肥－六安－姚李一带为长轴形成一个范围较大的扁椭圆正值变化区域，最大正重力变化达50×10－8ms－2，扁椭圆正值变化区域的长轴走向近似平行于区域内的合肥－六安断裂、肥西－韩摆渡断裂；在扁椭圆正值变化区域南侧，伴生着东西向的重力梯级带，最大变化达60×10－8ms－2，重力梯级带的走向与扁椭圆长轴近乎平行；测区东北角郯庐断裂带以西的徐州至睢宁一带，呈现正重力变化区，变化幅度较小，约为20× 10－8ms－2。

图2 安庆地震震前区域重力场差分动态变化图（为震中，单位：10－8ms－2）

2010年5月至2010年9月（图2b），震中西北侧，以合肥－六安－姚李一带为长轴形成的扁椭圆区域依然存在，其中心位置基本保持不变，但异常区域的范围发生收缩，由正重力变化转为负重力变化，重力变化幅度达40×10－8ms－2；在扁椭圆区域南侧伴生着北东东向的重力梯级带，其走向与扁椭圆区域的长轴走向近乎平行，梯级带上的重力值发生明显的增加，震中位于重力梯级带的正重力变化一侧，重力变化达60×10－8ms－2。重力梯级带，特别是位于重力变化相对上升和下降的过渡部位，易产生剪切力而发震，为地震的发生提供了破裂条件［9］。

2009年至2010年两期的重力场差分动态变化图像特征分析表明：震前，震中西侧区域的重力值发生了较为显著的变化。

3.2 震前重力场累积动态变化图像特征

由重力场累积动态变化图像（图3）可知，2009年10月至2010年9月，以利辛、淮南、滁州为中心将整个研究区域的重力场一分为二，两个区域的重力场的动态变化表现出不同的特征：测区西南区域的重力场表现为较大范围的正重力变化，尤其是合肥－六安－姚李以南至安庆、潜山地区，正重力变化最大达60×10－8ms－2，震中西侧区域的持续正重力变化，可能意味着震前震中区域地壳内部物质不断积聚变形运动，为孕震源提供了能量来源；测区东北区域的重力场表现为较小幅度的负重力变化，变化幅度较小，约为30×10－8ms－2。

图3 安庆地震震前区域重力场累积动态变化图（为震中，单位：10－8ms－2）

4 认识与讨论

通过对安庆地震震前区域重力场差分、累积动态变化图像的分析发现：震前，震中附近出现重力变化高梯级带，震中位于重力高梯级带上，重力异常的变化幅度约为60× 10－8ms－2，异常范围的尺度约在百千米左右，与其他人员对地震震前重力变化特征的分析结果基本一致［9－12］。此结果也说明了，在震源区周边应力持续失衡的作用下，震源区相对薄弱部位或剪切作用明显地带首先破裂，重力梯级变化带，特别是位于重力变化相对上升和下降的过渡部位，易产生剪切力而发震的破裂条件不仅对未来强震发震地点的判定分析有着重要意义，同样对未来中强地震发震地点的判定分析也有着重要的意义。

重力场差分变化图像显示：震前，2009年9月至2010年5月，合肥－六安－姚李地区重力值变化呈现出快速上升；2010年5月至2010年9月，震前半年该区域重力值变化呈现出变小的趋势，在时间序列上重力值变化表现为先增加，后减小的特征，在重力场的反向恢复过程中发生地震，变化特征较好地反映出了震前震中附近区域能量积累的过程以及地震孕育过程中的重力场变化信息。由于测网2009年7月建成并于同年9月实施首期观测，监测周期相对较短，地震发生于测区的边缘，可能无法准确地描述地震孕育过程中重力场变化的完整过程，但总体而言，与唐山地震［13］、澜沧－耿马地震［14］、定远地震［10］等一些研究结果是一致的。

在第四纪以来，活断层最发育的郯庐断裂带中南段，历史上曾发生过多次中强以上地震，是我国目前主要地震活动区域之一［15］。汶川8.0级地震发生后，郯庐断裂带中南段部分地区的地下流体观测井多测项的震后效应一直持续存在，同时，速度结构研究表明，该区域存在发生中强以上地震的介质速度结构条件，是否表明该区域的地震危险性有所增强，存在发生较大地震的危险性［16］。日本9.0级地震的发生是否会引起郯庐断裂带中南段及周边区域的地震危险性进一步增加？因此，加强郯庐断裂带中南段的监测与研究有着重要的意义。鉴于现有地震动态重力监测网对郯庐断裂中南段监测能力相对薄弱，建议提高地震重力监测网在该区域的地震前兆监测能力，便于在大尺度范围内研究区域重力场的动态演化特征及其与地震活动关系的分析，充分发挥流动重力观测手段在地震监测预报中的作用。

（作者电子信箱，徐如刚：xurugang04＠126.com）

［1］李辉，徐如刚，申重阳，等.大华北地震动态重力监测网分形特征研究.大地测量与地球动力学，2010，29（4）：15－18

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Characteristics of dynamic gravity change before Anqing M5.2 earthquake

Xu Rugang，Zhang Yi，Gu Chunlei，Zhu Zhichun，Wang Lei，Yu Yong
（Earthquake Administration of Anhui Province，Hefei 230031，China）

Based on the results of absolute gravity and mobile gravity observation from 2009to 2010，the patterns of dynamic gravity change of Anhui Province and its adjacent monitoring areas are given.According to the patterns of dynamic gravity changes，characteristics of gravity change before Anqing earthquake is analyzed preliminarily from gravity field point of view.

dynamic gravity change；mobile gravity；absolute gravity；Anqing earthquake

P315.72＋6；

A；

10.3969/j.issn.0235－4975.2011.11.005

2011－06－22；

2011－09－13。

安徽省地震科研基金青年项目（编号：20110401）。