辽宁地区近期重力场时空演变特征与中小地震震中分布

王永江，李子涛，孔繁强，梁 放，戚建勋，底欣欣

（辽宁省地震局，辽宁 沈阳 110034）

0 引言

辽宁及周边地区近期中小地震较为活跃，2008年以来共发生2.0及以上地震1114次，3.0～3.9级151次，4.0～4.9级22次，5.0～5.9级3次。其中，2013年1月23日以来辽阳灯塔M5.1级，2013年4月22日辽蒙边界科尔沁左翼后旗M5.7级地震尤为引人关注。

地震是地壳运动的产物，是地壳运动中应力积累—释放的必然结果。地球重力场是时间和空间的函数，受地壳运动和地球内外部物质分布变化的影响。地震重力监测所获得的地表或空间重力场动态变化，包含着丰富的地壳运动和地震运动信息。中国东部地区本底地震为5.0级，通俗讲就是中国东部地区随时随地都有发生5.0级地震的可能，那么近年来辽宁地区重力场时空动态变化与中小地震震中分布关系的确定，对于利用流动重力资料捕捉辽宁地区中强地震信息，为综合地震预测提供重力学依据，意义重大。本文将利用2008年以来辽宁地区流动重力资料，分析辽宁地区近期重力场时空演变特征，探寻重力场时空变化与构造运动、地震活动性的关系。

1 资料介绍

辽宁地区流动重力网由7个环，3条分别与山东、河北及内蒙古相连的支线构成（见图1）。重力网有90个重力测点和96个重力测段，基本控制了辽宁地区主要构造。测量使用两台拉科斯特G型重力仪，按照《重力测量规范》进行，2008年以来观测成果精度高，仪器自差互差较小，其各项精度指标见表1。

观测资料的处理利用中国地震局实用化攻关推广的应用软件（LGADJ）进行，经典平差，北镇为起算点。基值为1997、1998年两年四期观测成果加权平均值。

图1 辽宁地区重力网示意图Fig.1 Sketch of gravity network in Liaoning area

表1 观测成果精度（单位：10-8m·s-2）

2 近期重力场时空演化特征

2.1 2008年4月—基值（图2）

整个区域重力场形态以正场为主，变化范围在（-10～40）×10-8m·s-2。辽南测区海城—岫岩一带，重力场变化梯度较大，形态较为复杂，变化量最高值达40×10-8m·s-2，呈现出半封闭趋势异常形态，辽南其它地区重力场形态简单平缓。辽西测区重力场形态在二十家子、朝阳、大庙一带为轴线形成条状重力变化高值区，变化幅度达40×10-8m·s-2，其它地区重力场形态简单，没有形成明显的异常趋势。

图2 辽宁地区重力变化等值线图2008.4—基值（单位：10-8m·s-2）Fig.2 Contours of gravity variation in Liaoning area 2008.4-datum（Unit：10-8m·s-2）

2.2 2009年5月—基值（图3）

整个测区重力场变化范围在（-20～50）×10-8m·s-2。其中辽南测区重力场变化仍以正场为主，海城大石桥一带重力场变化梯度较大，形态较为复杂，辽南东南部一带重力变化呈现大面积半封闭的重力上升区，重力变化高达50×10-8m·s-2，并有向北黄海增大的趋势。辽西测区重力场形态较为平缓，重力变化幅度不大，出现朝阳、大庙及辽蒙交界一带重力变化由正转负现象。

图3 辽宁地区重力变化等值线图2009.5—基值（单位：10-8m·s-2）Fig.3 Contour map of gravity variation in Liaoning area 2009.5-datum（Unit：10-8m·s-2）

2.3 2010年5月—基值（图4）

测区重力场变化范围在（-20～60）×10-8m·s-2。辽南地区重力场形态较为复杂，重力变化幅度较大，呈现大面积半封闭的重力上升形态，重力变化最高达60×10-8m·s-2，并有向北黄海增大的趋势。辽西测区重力场形态较为简单，重力变化幅度不大，表现与图3相一致。

图4 辽宁地区重力变化等值线图2010.5—基值（单位：10-8m·s-2）Fig.4 Contour map of gravity variation in Liaoning area 2010.5-datum（Unit：10-8m·s-2）

2.4 2011年5月—基值（图5）

整体测区重力场变化范围在（-30～20）×10-8m·s-2。重力变化幅度较小。辽南测区重力场变化形态呈北东向展布，在沈阳、鞍山、海城、金县一带呈现北东向条带负值区，下降幅度达20×10-8m·s-2左右。辽南东南部岫岩庄河一带，重力场为正值区，重力变化幅度不大，并由原来大面积半封闭的重力上升形态，表现为下降反转趋势。辽西测区重力场形态较为简单，重力变化幅度不大，只是在朝阳、大庙及辽蒙交界一带重力变化仍为下降趋势，变化量达30×10-8m·s-2。辽西其它地区重力场形态简单平缓，变化幅度很小，基本属于平静场态。

图5 辽宁地区重力变化等值线图2011.5—基值（单位：10-8m·s-2）Fig.5 Contour map of gravity variation in Liaoning area 2011.5-datum（Unit：10-8m·s-2）

2.5 2012年5月—基值（图6）

整个测区重力场变化范围在（-50～20）×10-8m·s-2。辽南测区重力场变化形态较为复杂，辽南东南部一带重力异常由正值转负值区，且变化梯度较大，下降幅度高达50×10-8m·s-2左右，并有向北黄海增大趋势。盖州附近地区表现为重力场整体下降区凸现的上升区。辽西测区重力场形态以大面积下降形态为主，但变化形态较为简单平缓。朝阳、大庙及辽蒙交界一带重力变化梯度较大，下降趋势明显，变化量达45×10-8m·s-2左右，并有继续增大的趋势。

图6 辽宁地区重力变化等值线图2012.5—基值（单位：10-8m·s-2）Fig.6 Contour map of gravity variation in Liaoning area 2011.5--datum（Unit：10-8m·s-2）

3 重力场异常与中小地震震中分布

2008年辽宁地区（东经119.0～124.0°，北纬38.7～42.7°）共发生3.0～3.9级地震13次，4.0～4.9级地震4次，辽南地区发震地点多位于重力异常高值区域，即图2海城—盖州—岫岩地区。该地区为北东向构造金州断裂与北西向构造海城河—大洋河隐伏断裂交汇地区，可以认为，2008年中小地震、重力场高值异常的发生与上述两条断裂活动有关。辽西地区异常区仅在异常西北部发生一次3.0～3.9级地震（图7a）。

图7 辽宁地区M3.0级以上地震震中分布图（2008—2013年4月）Fig.7 Epicenters distribution of over M3.0 earthquakes in Liaoning area（2008—2013.04）

2009年辽宁地区（东经119.0～124.0°，北纬38.7～42.7°）共发生3.0～3.9级地震20次，4.0～4.9级地震5次，频度高于2008年。发震地点集中位于两个区域，海城—岫岩地区和北黄海地区。分析认为北黄海地区地下结构存在应力积累—释放现象，地上表现为重力场高值异常和地震发生；海城—岫岩地区重力场2009年未见异常，重力场异常由海城—岫岩地区向北黄海沿岸迁移，这一迁移过程应与地下物质迁移相关。重力场异常结果恰好证明了相关文献的研究结果，即流动重力观测主要反映的是地下流体运移与变迁的信息（图7b）。

2010年辽宁地区（东经119.0～124.0°，北纬38.7～42.7°）共发生3.0～3.9级地震24次，4.0～4.9级地震1次，震中分布同样处于海城—岫岩地区和北黄海地区。期间，辽东南地区重力场变化表现为大面积高值异常，异常值由北黄海向海城—盖州一线缓慢降低（60～30）×10-8m·s-2。地震发生明显与重力场异常相关（图7c）。

2011年辽宁地区（东经119.0～124.0°，北纬38.7～42.7°）共 发 生3.0～3.9级 地 震4次，4.0～4.9级地震1次，地震频度较低，辽宁内陆仅有一个3.0～3.9级地震。2011年曾有过一次大的地震事件，2011年3月11日本东海岸Ms9.0级大地震。图5为日本地震后的辽宁地区重力场，重力场变化表现平静，整个测区未见异常发生，2012年重力场表现会如何呢（图7d）。

2012—2013年4月辽宁地区（东经119.0～124.0°，北纬38.7～42.7°）共发生3.0～3.9级地震31次，4.0～4.9级地震7次，5.0～5.9级1次，地震频度、强度均高于前4年。震中分布多数集中出现在：(1）北黄海地区，与重力场异常相对应；(2）辽西地区，与辽蒙交界地带重力场异常相呼应；(3）海城附近地区，重力场整体下降区凸现的上升区（图7e）。

4 结论与讨论

（1）测区重力场出现了正、负高值异常区，重力异常区的出现与地震的发生相关联，重力异常区的时空演变特征与中小地震震中位置的迁移有关，证明流动重力监测成果可以为确定中强地震的发震地点提供信息，进而为中强地震预测服务；

（2）重力异常区时空变化受地壳运动和地球内外部物质分布变化的影响；

（3）中小地震的发生虽然多出现在重力场异常区内，可亦有少部分落在重力场异常区外，说明了地震预测的复杂性；

（4）2012年辽东南重力场由正异常反向转为负异常，高值由北黄海沿岸向周边扩散，需加强研究。

［1］孙少安，等.关于区域重力场变化基准的思考［J］.大地测量与地球动力学，32（1）.?