渭河断陷盆地重力场时空变化特征分析∗

张永奇丁晓光苏利娜郑增记翟宏光1）陕西省地震局，西安 7100682）中国地震局地质研究所，北京 100029

渭河断陷盆地重力场时空变化特征分析∗

张永奇1，2)丁晓光1，2)苏利娜1，2)郑增记1)翟宏光1)
1）陕西省地震局，西安 710068
2）中国地震局地质研究所，北京 100029

近年来我国发生的几次主要地震前后，都观测到了较为显著的重力变化，祝意青等人根据重力点值、重力场变化曾给出这些地震中期预测意见。渭河断陷盆地地理位置特殊，受青藏块体、鄂尔多斯块体、华北块体、扬子块体的共同作用，盆地内活动构造极为发育，主要以北西向、近东西向、北东向正断层为主。历史上曾发生1556年华县814级特大地震，近年来地震活动较弱，仅发生两次4～5级地震。因此有必要研究渭河盆地重力场变化特征，总结地震前后重力变化规律，为该地区中长期地震预测预报提供参考依据。

（1）方法。选取1992—2014年的关中测网流动重力测量资料，采用中国地震局实用化攻关推广应用软件《LGADJ》进行平差，平差基准采用9个重力测点组成的拟稳基准，首先依据祝意青等的方法选择拟稳点，其次对解算参数进行多次调整，直到获得的平差结果精度最高为止，以此获得29期高精度重力点值。采用Kriging插值方法计算重力场，首先对Kriging进行变异函数模型选取，根据拟合点与实测点残差最小作为标准获得最优变异函数，以此作为Kriging算法的函数模型，进而获得差分和累积重力场变化图，并结合研究时间区域内1998年1月5日泾阳M4.8地震、2009年11月25日的高陵M4.4地震，分析了地震前后重力点值变化和重力场变化特征，最后结合区内GPS观测结果进行了对比分析。

（2）结果。在泾阳、高陵地震前，震中附近的测点都出现了重力值上升-下降-上升的变化规律。分析渭河盆地西部和东部重力点变化情况，发现盆地西部重力点在地震前均表现为重力值下降，而东部则表现为上升。分析差分及累积重力场变化发现，泾阳、高陵地震前后重力场变化符合扩容理论，即表现为重力值上升-下降-上升的三阶段变化，且两次地震均发生在重力正负差异变化高梯度带零值线附近，差异变化分别达到155×10-8ms-2，80×10-8ms-2，两次地震都发生在零值线拐弯处（图1和图2）。

图1　1992—1997年重力场变化（单位：1×10-8ms-2）

图2 1998—2009重力场变化（单位：1×10-8ms-2）

（3）结论。基于1992—2014年关中重力测网资料进行平差计算，对重力点值、重力场进行了分析，结果表明：①相比于自由网平差和经典平差，拟稳平差解算精度较高，对网形要求较低，受起算基准扰动影响较小，适合测网中没有绝对重力点平差计算；②泾阳地震、高陵地震前后重力值时序变化表明，震中附近重力点呈现正值变化-负值变化-正值变化规律，渭河盆地西部大部分重力点在两次地震前都表现为下降，而盆地东部重力点则表现为上升；③分析差分及累积重力场变化，渭河盆地重力场变化遵循重力值上升-下降-上升的变化过程，符合扩容理论，震中位于重力正负差异变化高梯度带零值线拐弯处，同时根据2010—2014年重力场累积变化图知，在渭河盆地西部的宝鸡地区和东部的蒲城附近出现重力变化高梯度带，未来地震趋势值得关注；④对比GPS资料，渭河盆地东部GPS面应变膨胀拉张区对应重力负值变化区，渭河盆地中西部GPS面应变压缩区对应重力正值变化区，且GPS最大剪应变区对应重力变化高梯度带。

基金项目：∗陕西省地震局启创基金（2013‐06，2015‐14），十二五重大项目“关中大震危险性评价项目”资助。