2014年康定MS6.3级地震前后的重力变化特征

郑 兵，杨 洋，马伶俐，易天阳，李菲菲，廖明辉，温军军，王伟力，高丽君

(四川省地震局测绘工程院，四川 雅安 625000)

图1 四川测区流动重力测网图

2014年11月22日16时55分发生了康定MS6.3级地震(震中位置：101.7°E，30.3°N)，该地震发生在折多山西侧、鲜水河断裂带中南段，结束了该断裂近30年来没有较大地震发生的历史(易桂喜等，2015；李大虎等，2015)。该地震为走滑型地震，震源深度约18 km，震中位于四川流动重力测网监测范围(如图1)内。由于地震在孕育过程中震区地壳内部物质迁移而使密度变化，这种密度变化使地表重力值发生变化(祝意青等，2001，2003，2005；陈运泰等，1980)，而这些变化能够被流动重力所监测到，根据这些变化所绘制的重力场变化图是研究地震的孕育、发生以及进行预报的主要依据(贾民育等，1995；李瑞浩等，1997；李辉等，2009；祝意青等，2009)。康定MS6.3级地震发生在四川流动重力2014年第二期完成后一个多月，重力资料能够反映出其孕育过程中的重力变化，研究孕震过程中的重力变化对地震的预测预报和震例的总结有一定的现实意义和参考价值。

1 四川测区概况及重力资料的处理

四川测区在2010年下半年进行了流动重力网的改造，将原来支线众多、独立的、难以满足6级以上强震监测预报需要(祝意青等，2001，2003，2005；陈运泰等，1980)的成都、甘孜和西昌测网改造成完整覆盖川西龙门山断裂、鲜水河断裂、安宁河—则木河断裂三大主要断裂的区域性大网，具有较高的监测能力(郑兵等，2014；胡敏章等，2015)，在2014年4月20日芦山MS7.0级地震的孕震过程中就反映出了较为明显的重力变化特征(祝意青等，2013，2015；郝洪涛等，2015)，可以说，四川测网现在具有覆盖面积大、网型较好、监测能力较强的特点。在康定MS6.3级地震的孕震过程中也反映出了重力变化特征，本文将通过分析重力变化图像展示出这些特征。本文使用2010年四川测网改造以后的流动重力网数据，并对数据做如下处理:(1)采用“LGADJ”程序进行拟稳平差，以获得统一起算基准下的重力变化；(2)选用点位稳定、受周围环境和外界影响较小、尽可能处于相对稳定的地质构造单元中(祝意青等，1999)的且分布较为合理的22个点位作为拟稳点(如图1)；(3)将得出的数据用Kringing网格化方法对重力观测数据进行拟合推估，做出重力变化等值线图用于分析重力变化特征。

2 康定MS6.3级地震前后的重力变化特征分析

利用拟合推估后的数据作出重力累积变化等值线图、一年尺度变化等值线图和半年尺度变化等值线图，进而分析康定MS6.3级地震孕震过程中的重力变化特征。

2.1 重力累积变化等值线图反映出的特征

图2 四川测区重力累积变化等值线图(2012.08-2015.03)(单位：10-8m·s-2)

以2010年下半年为基础，作出2012年下半年到2015年上半年的累积重力变化等值线图(如图2)，从图上可以看出：(1)在2013年芦山MS7.0级地震以前，在四川测区马尔康—康定—石棉—西昌形成了正值变化的重力变化高梯度带，这个重力变化高梯度带基本上持续到2015年上半年，四川测区重力正值变化异常区域主要集中在这个高梯度带及其东北侧的三岔口(三岔口指的是北西向的鲜水河断裂带、北东向的龙门山断裂带和南北向的安宁河断裂带复合交会的部位)和龙门山断裂中段部分区域。(2)2013年芦山MS7.0级地震以后到2015年上半年，重力正值变化区域基本上维持在炉霍—康定—石棉—西昌一线东北区域，在此期间重力正负值变化的主要区域的面积和形状还是大同小异。(3)三岔口地区始终是重力正值变化高危区域，以雅安为中心出现重力正值变化高梯度带，重力变化等值线畸变、弯曲多出现在其附近区域。(4)在2014年上半年(如图2d)，即康定MS6.3级地震发震前的半年，炉霍—康定—石棉—西昌重力正值变化高梯度带向东北小金方向收缩，在小金及其附近形成小块数值较小的负值变化区域；在炉霍—马尔康—小金—康定形成四象限区域；0值线在康定—小金—丹巴—炉霍出现转折、畸变。(5)在康定MS6.3级地震发震的前一个月(如图2e)，重力正值变化高梯度带回调，主要集中在丹巴—康定—石棉，三岔口地区重力正值变化异常区高度集中；0值线在康定附近出现转折、畸变，康定MS6.3级地震发生在0值线转折处附近的重力负值变化梯度带，震中区重力变化数值回调增大。(6)在康定MS6.3级地震后约半年(如图2f)，震中区重力变化数值已经回调为正值变化区域，测区重力正值变化异常区域面积减小，数值减小，等值线密度降低。

图3 四川测区一年尺度变化等值线图(2010.08-2014.08)(单位：10-8m·s-2)

2.2 重力1年尺度变化等值线图反映出的特征

为了能够有更丰富的数据资料来研究重力1年尺度变化的特征，本文选取了从2010年下半年到2014年下半年的数据作出重力等值线变化图(如图3)，图3反映出了如下特征：(1)测区重力正负值变化区域基本上是以雅江—康定—石棉一线为分界线或该分界线附近区域，呈现出正-负-正交替变化特征，只有在2013年芦山MS7.0级地震前(如图3b)，测区负值变化区域较大，分界线推移至九龙—石棉—西昌一线。(2)在测区重力正负值变化区域的交替变化过程中，三岔口地区有部分或者大部分区域保持重力正值变化，在2013年芦山MS7.0级地震前(如图3b)重力正值变化区域三岔口正值变化区域仅有石棉地区。(3)在康定MS6.3级地震前(如图3d)，在雅安—康定—石棉形成了一小块负值变化区域，该区域被重力正值变化区包围，重力正值变化区在雅安—小金、雅安—石棉—九龙形成重力正值变化异常区，0值线在上述正负变化区域出现明显的转折、畸变，并在上述区域形成四象限区域。(4)康定MS6.3级地震发生在两条畸变的0值线转折处附近，该处重力正值变化值较小。(4)2010年3月至2014年8月，震中区重力变化数值呈“减小-加速减小-回调增加”，康定地震发生在数值的回调过程中。

2.3 重力半年尺度变化等值线图反映出的特征

选取2013年上半年至2015年上半年两年的数据，分析康定MS6.3级地震前后的半年尺度重力变化特征(如图4)。图4反映出了如下重力变化特征：(1)图4a以雅江—康定—石棉—雅安一线为界，北部是重力正值变化区，没有大面积的重力变化高梯度带，以南除德昌—攀枝花是正值变化外，其它区域基本上都是负值变化区域。(2)图4b的重力变化情况则与图4a大致相反，在九龙—石棉—雅安一线以北是负值变化，以南则是正值变化区域，也没有大面积的重力变化高梯度带。(3)图4c是康定MS6.3级地震前的变化图，在九龙—石棉—康定—雅安—成都—绵阳—广元及其以北区域出现大面积的重力正值变化高梯度带，在三岔口地区高梯度带更为集中；在石棉—金口河—康定—雅安重力变化0值线出现明显的转折、畸变，康定地震就发生在0值线拐弯处附近；震中附近等值线形成类似四象限区域图形。(4)图4d是康定地震后的图像，在九龙—冕宁—石棉—康定—炉霍形成重力正值变化高梯度带，与图4c相比较，高梯度带的面积和数值均减小；震中区域重力正值变化数值回调增加；0值线在冕宁、西昌、茂县、都江堰等多处出现明显的畸变、转折；三岔口地区是重力正值变化高梯度带区域。(5)康定地震震中重力变化值呈“减小-加速减小-回调增加-加速增加”，地震发生在回调增加的时候。

图4 四川测区半年尺度变化等值线图(2013.03-2015.03)(单位：10-8n·s-2)

3 讨论和结论

重力变化与构造应力之间有着密切的联系(向文等，1999)，四川测区的地壳活动频繁，处于不断的调整过程中，虽然在较短的时间内挤压和伸张交替进行，但是在从较长时间来看，主要是由于龙门山断裂带地壳受到挤压、同时鲜水河断裂南段—安宁河—则木河断裂附近地壳也受到挤压，使地下物质向三者交汇的三岔口地区运动，从而使该处地下物质密度增加，形成的重力上升变化特征最为显著(祝意青等，2015)，这个变化特征持续多年，即使在2013年芦山MS7.0级地震以后三岔口地区的重力变化仍然保持了较高的异常和高梯度带。在康定地震前后，其重力变化虽然与唐山地震、于田地震、芦山地震等较大震级的地震重力变化特征具有一定的相似性(陈运泰等，1980；李瑞浩等，1997；祝意青等，2013，2008，2015； 贾民育等，2000；卢造勋等，1978；朱岳清等，1985；申重阳等，2009，2010)，但是又有其自身特点，那就是在康定地震前后三岔口地区的累积重力变化等值线重力正值异常区变化并不是特别明显，变化幅度不如上述地震大。虽然这与地震的震级大小有关，但这可能也与发震断裂位于色拉哈强震破裂空段这个低速区，地震破裂尺度小(易桂喜等，2015；李大虎等，2015)有关，应力仅释放了部分，在地震序列上则表现为除了在11月25日发生的MS5.8级地震(震中位置：101.7°E，30.2°N)外，MS3.0级以上的余震都没有，这说明该区域的断裂活动情况仍然值得关注。综上所述，康定MS6.3级地震前后重力变化具有如下特征：(1)三岔口地区长期保持区域性重力正值变化异常及重力变化高梯度带。(2)在康定MS6.3级地震前后三岔口地区的区域性重力正值变化异常及重力变化高梯度带变化并不是特别显著。(3)在康定MS6.3级地震前震区重力变化等值线出现四象限区域或者类似于四象限区域的分布特征。(4)康定MS6.3级地震发震位置处于0值线附近且0值线在此处发生明显的转折、畸变。(5)康定MS6.3级地震发生在重力减小后回调增加的过程中，震后重力继续回调增加。