2011年新疆伽师MS5。8地震重力场前兆异常特征

来源:用户上传      作者: 朱治国 刘代芹 李杰 王晓强

　　摘要：利用2011年8月11日新疆伽师MS58地震前喀什—伽师流动重力网2009年4月至2011年7月的重力复测数据，绘制区域重力场差分和累计动态变化图像。分析表明：（1）地震发生在断裂带重力变化正、负异常密集区的零等值线附近和重力场的反向恢复变化过程中；地震发生前一年出现“闭锁”的重力变化特征；（2）区域重力场差分变化反映出震前伽师—西克尔地区地壳物质运动信息；区域重力场的“平静—活跃”过程，反映出伽师—西克尔区域重力场短期局部构造运动；区域重力场累计动态变化反映出地壳运动的背景特征；（3）地震震前重力变化等值线平行于断层分布，临震时重力变化等值线近垂直于断层，是一个显著的重力特征。
　　关键词：伽师地震；重力场；动态变化；等值线；前兆异常
　　中图分类号：P31572文献标识码：A文章编号：1000-0666（2012）02-0201-06
　　0引言
　　地震是地壳构造运动过程中内部能量集中释放的一种特殊表现形式，地壳形变测量给出的地壳形变图像是地壳运动的一种外部表象，两者都是地球内部物质运动的反映。地震与重力的关系是以地壳变形和密度（质量）变化而紧紧地联系在一起的。在地震孕育过程中，随着震源区应力的不断积累，导致地面点的空间位置变化，此外，应变过程也伴生地壳介质密度的变化，所有这些都将导致地面重力场的变化。因此，重力测量可以较好地反映活动断层的物质迁移和构造形变引起的地表重力变化，通过定点重力连续观测或定期流动重力重复观测，有可能捕捉到与震源变化有关的重力前兆信息（祝意青等，2008）。
　　1监测网概况及资料处理
　　新疆维吾尔自治区地域辽阔、气候干燥，居民相对集中在城市和居民点。重力观测点多布设在野外人烟稀少的戈壁荒漠地区。新疆维吾尔自治区地震局为获取重力场变化信息，于2005年初建立喀什—伽师流动重力监测网，2007年将监测网扩大至乌什、阿克苏等地。自建成后每年观测两次，观测时间选择每年春季和秋季，每期观测外部条件大致相同。全网共由46个流动重力监测点组成，平均间距20～30 km，基本覆盖了喀什、伽师、巴楚、乌恰及邻近地区（图1）。
　　喀什—伽师流动重力监测网观测前期采用两台LCR-G型高精度重力仪，后期采用两台高精度CG-5型重力仪（表1），观测采取双程往返测量图1区域流动重力网布局与震中分布示意图
　　Fig1Layout of regional flow gravity network
　　and distribution of epicenter方式。外业观测每测段自差均小于25×10-8 m·s-2，观测互差小于30×10-8 m·s-2。内业资料处理采用中国地震局推广的LGADJ软件进行整体计算，表1喀什—伽师地区重力测量精度统计表
　　Tab1Precision statistics of the gravity
　　measurement in KashiJiashi area
　　观测时间
　　/年-月仪器类型仪器号点值中误差
　　/×10-8 m·s-22009-04LCR-G808#、818#962009-08LCR-G808#、818#972010-03CG-5509#、524#392010-07CG-5509#、524#532011-03CG-5509#、524#622011-07CG-5509#、524#52除进行一次项、固体潮、零漂改正外，还进行了仪器高改正。进行平差计算时，对多期观测资料计算结果进行整体分析，在初步了解各台仪器的观测精度后，合理确定各台仪器的先验方差，选取测点间段差变化较小，靠近盆地中间，距离断层较远，区域地质活动相对平静的三点做为拟稳点，进行拟稳平差计算，以得到最佳解算结果。
　　地震研究35卷第2期朱治国等：2011年新疆伽师MS58地震重力场前兆异常特征2地震前区域重力场差分动态变化
　　2011年8月11日新疆伽师发生MS58地震，震中位于喀什—伽师流动重力监测网中，以半年为时间尺度，对地震前后两年时间里喀什—伽师区域重力场进行分析，发现区域重力场有显著异常变化特征。图2 重力场差分动态变化等值线图
　　（a）2009年4月～2009年8月；（b）2009年8月～2010年3月；（c）2010年3月～2010年7月；
　　（d）2010年7月～2011年3月；（e）2011年3月～2011年7月
　　Fig2Isoline map of dynamic change of gravity field difference图2a是2009年4～8月区域重力场差分等值线图，在图中可看出“0”等值线沿乌恰—喀什—伽师—莎车联线分布，把区域重力场分为两部分，联线的东北区域负向异常变化，西南区域正向变化，负向异常最大值（>-40×10-8 m·s-2）出现在西克尔附近。
　　图2b是2009年8月至2010年3月区域重力场差分等值线图，在图中可以看出经过半年区域重力场变化发生较大逆转，重力场活动剧烈。图2a中的负向异常区域转为正向异常，正向变化区域转为负向异常。区域重力场变化的“0”等值线沿断层分布，出现在乌恰、伽师、西克尔等地。在伽师—西克尔区域重力场变化沿柯坪断裂两侧分异，北部呈现正向异常，南部呈现负向异常，重力异常等值线平行于断层并密集出现在断层附近，正向异常变化值达到+40×10-8 m·s-2。整个监测区域重力场变化呈现沿断层南北对称变化。
　　图2c是2010年3～7月区域重力场差分等值线图，这期间区域重力场变化延续了图2b所示变化趋势，伽师—西克尔区域重力场变化依然沿断层两侧分异。断层南北区域的异常区域消失，整个区域重力场变化减弱，呈“闭锁”状态，重力变化“0”等值线沿断层控制整个监测区域。
　　图2d是2010年7月至2011年3月区域重力场差分等值线图，从图中可看出重力场变化“0”等值线依然在西克尔—伽师—麦盖提联线，该联线以西是大面积的重力负向异常变化区域（最大值>-60×10-8 m·s-2），以东是正向异常变化区域。与图2b比较发现伽师—西克尔区域重力场异常发生了完全的反向转换（朱治国等，2011），这反映出在此期间地壳内部物质沿重力梯度带发生快速迁移，地壳应力逐渐积累的过程。2009年8月到2011年3月伽师—西克尔区域重力场（图2b、c、d）区域重力变化等值线平行于断层，且沿断层两侧分异，重力场梯度变化方向垂直于断层，变化量累计达到-70×10-8 m·s-2，这可能是伽师58级地震的一个前兆异常信息。
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