陆态网淮北连续重力中强地震异常分析

丁雨 尹传兵

摘  要：文章选取观测点周边400km范围内6个4.5级以上地震为研究对象，连续重力记录到地震波的最大振幅、持续时间与地震的震级、震中距存在正相关性，中强地震前连续重力高频信号出现扰动现象。

关键词：连续重力;响应特征;扰动现象;正相关

中图分类号：P315.72       文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2019）30-0069-03

Abstract： In this paper， six earthquakes of magnitude 4.5 or above within 400 km around the observation point were selected as the research objects. The maximum amplitude and duration of seismic waves recorded by continuous gravity were positively correlated with the magnitude and distance of the earthquake， and the continuous gravity high-frequency signals were disturbed before medium-strong earthquakes.

Keywords： continuous gravity; response characteristic; disturbance phenomenon; positive correlation

引言

地震是地壳破裂或断层快速滑动的一种表现形式，在地壳形变过程中密度的改变，引起重力发生一定变化。固体潮连续观测记录与潮汐变化有关的地壳运动，地震预报研究更多关注叠加在固体潮曲线上的非潮汐变化过程，提取与地震有关的地球物理背景信息。研究人员在连续重力的短临监测方面开展许多工作，发现强震前连续重力仪记录数据出现临震扰动现象（郝晓光等，2008;王梅等，2009），异常振幅形态呈“纺锤型”。杨又陵等（2003）报道的新疆地震台网在2001年11月14日我国昆仑山口西M 8.1地震前GS-15重力仪观测到“缓慢地震事件”。为此，本文依托陆态网淮北站gPhone型连续重力观测资料，分析区域内中强地震前连续重力非潮汐信息的变化特征。

1 基本情况

淮北站建于相山背斜南翼，位于苏、鲁、豫、皖交界处，距郯-庐断裂带西侧约120km，其东侧方向为山脉，西侧为平原，雨季雨水顺山体方向向南泄流，周围寒武系和奥陶系灰岩出露，重力观测山洞位于山体半坡，洞体为奥陶系灰岩，岩层产状近于直立，裂隙发育。洞体进深160米，覆盖大于50米，植被为冠、乔木林及杂草，洞内温度15.8℃，年、日温度变化符合观测“规范”要求。

2 资料选取

陆态网连续重力观测仪器为Micro-g LaCoste公司gPhone型弹簧重力仪，2009年10月安装运行。本文选取2010年1月1日至2018年3月31日的安徽省测震台网编目资料，以重力观测点为原点，以400公里为半径做区域圆形缓冲，得到ML4.5及以上震例6个见表1。

3 響应特征分析

淮北连续重力仪较为清晰的记录到6次中强地震同震响应，重力仪的地震波同震响应的形态都为脉冲震荡型，无阶跃，其最大幅度、持续时间见表2。

地震波同震响应最大幅度的地震为江苏高邮4.9级地震，振幅达38012×10-8m·s-2，震中距278.1km;最小的为安徽安庆4.8级地震，振幅为1590×10-8m·s-2，震中距369.2km。连续重力记录到同震响应地震波的波幅大小与其地震的震级、震中距存在较好的正相关。对于同一地区发生的，波幅与震级成正相关，不同区域发生的地震，由于传播过程中能量的衰减，远距离的较大地震引起的波幅可能小于震级小的地方震。

一般来说，对于同一观测仪器，震级大的地震携带更多的释放能量。淮北连续重力地震波同震响应特征显示，地震波同震响应持续时间最长的地震为安徽阜阳4.8级13.9min，震中距136.9km，其次为江苏高邮4.9级12.8min，震中距278.1km，河南周口4.6级的持续时间最短4.8min，震中距199.2km，河南周口4.6、5.0级的地震波同震响应持续时间都相对较短，震后曲线快速恢复光滑，回到震前趋势上，无阶跃，漂移速度未发生改变。一般来说，连续重力仪记录到地震波的持续时间与其地震的震级、震中距存在较好的正相关，震级大、震中距短的地震波能量衰减延续时间会相对长一点。

4 重力异常分析

截取6次中强震震前20天和震后5天的gPhone重力观测数据，2015年3月14日安徽阜阳4.8级、3月23日4.1级地震间隔9天，适宜放宽数据时间尺度。通过数字高通滤波器，对连续重力数据滤波后，得到高频重力残差值，绘制淮北连续重力中强地震前后的高频信号图见图1，图中表明中强地震前存在“重力扰动”现象。

对6次中强震连续重力数据高频信号显示：2010年10月24日周口5.0级震前10月20-24日高频信号出现由弱-强-弱的纺锤状异常变化;2011年1月19日安庆4.8级、2011年3月8日周口4.6级和2015年3月14日阜阳4.8级震前均出现持续3-5天的纺锤状异常现象;2016年10月20日射阳4.8级震前10月4-5日、10月8-9日、10月17-18日和10日21日出现多次纺锤状异常现象;2012年7月20日高邮4.9级震前未出现明显异常，震后7月22-25日出现纺锤状信号增强现象。

5 结论

淮北台gPhone型连续重力仪，数字化秒采样技术的应用，不仅能记录到长周期形变波，而且能够记录到本区域内的中强地震波和地脉动等高频信息，提供了重力场缓慢变化、 重力潮汐和叠加在潮汐曲线上的高频信息等更为丰富的地球物理信息。重力仪记录到本区域6次中强震同震响应地震波，形态为脉冲震荡型，地震参数与响应特征有一定对应性，地震波同震响应的振动幅度、持续时间与震级、震中距存在较好的正相关性。河南周口4.6、5.0级的地震波同震响应持续时间都相对较短，可能与地震波传播路径的区域地质构造条件有关。

淮北地区6次中强震的重力高频信息见表3，5次地震事件记录到震前“重力扰动”，1次记录到震后“重力扰动”，其形态为纺锤状。2010年10月24日河南周口5.0级、2012年7月20日江苏高邮4.9级和2016年10月20日江苏射阳4.8级的重力数据扫描时段内，西太平洋先后出现2010年13号鲇鱼、14号强台风暹芭，2012年8号韦森特，2016年18号暹芭、19号艾莉、21号莎莉嘉、22号海马等强台风，强台风登陆中国福建、浙江等大陆，台风途径影响地区引起极端天气变化并伴有强暴风雨。

针对重力扰动现象，不同学者给出截然不同的解释。李杰等认为泰安重力高频异常信号主要由台风、强对流天气等引起。尹传兵等发现淮北重力高频异常信号受到台风等影响因素外，与地震存在一定对应。王新胜等发现2013年4月20日芦山7.0级震前发现两种性质的“重力扰动”信号，判定大震前重力扰动现象的客观存在。淮北重力3次高频异常信号扫描时段客观存在强台风事件，2011年1月19日安徽安庆4.8级、2011年3月8日河南周口4.6级和2015年3月14日安徽阜阳4.8级震前扫描时段内西太平洋及中国近海未发生强台风事件，而且3次震前出现高频异常信号。

本研究表明淮北连续中强地震前存在“重力扰动”现象，文中地震事件震级较小且数量不大，震前“重力扰动”是否是慢地震或地震異常，还需客观谨慎论证。

参考文献：

[1]郝晓光，胡小刚，许厚泽，等.汶川大地震前的重力扰动[J].大地测量与地球动力学，2008，28（3）：129-131.

[2]王梅，李爱东，郑建常.台风引起的重力扰动现象[J].地震学报，2009，31（6）：641-649.

[3]杨又陵，赵根模，高国英，等.2001年11月14日昆仑山口西M8.1地震前的缓慢地震事件[J].国际地震动态，2003，9：1-4.

[4]李杰，卢双苓，殷海涛，等.泰安重力观测高频波动信号分析[J].西北地震学报，2009，31（03）：265-271.

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[7]王新胜，韩宇飞，徐伟民.震前重力扰动与台风引起的重力扰动主频率特征分析[J].地震，2016，36（04）：196-204.