丁雨 尹傳兵

摘? 要：文章選取觀(guān)測(cè)點(diǎn)周邊400km范圍內(nèi)6個(gè)4.5級(jí)以上地震為研究對(duì)象，連續(xù)重力記錄到地震波的最大振幅、持續(xù)時(shí)間與地震的震級(jí)、震中距存在正相關(guān)性，中強(qiáng)地震前連續(xù)重力高頻信號(hào)出現(xiàn)擾動(dòng)現(xiàn)象。

關(guān)鍵詞：連續(xù)重力;響應(yīng)特征;擾動(dòng)現(xiàn)象;正相關(guān)

中圖分類(lèi)號(hào)：P315.72? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：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

地震是地殼破裂或斷層快速滑動(dòng)的一種表現(xiàn)形式，在地殼形變過(guò)程中密度的改變，引起重力發(fā)生一定變化。固體潮連續(xù)觀(guān)測(cè)記錄與潮汐變化有關(guān)的地殼運(yùn)動(dòng)，地震預(yù)報(bào)研究更多關(guān)注疊加在固體潮曲線(xiàn)上的非潮汐變化過(guò)程，提取與地震有關(guān)的地球物理背景信息。研究人員在連續(xù)重力的短臨監(jiān)測(cè)方面開(kāi)展許多工作，發(fā)現(xiàn)強(qiáng)震前連續(xù)重力儀記錄數(shù)據(jù)出現(xiàn)臨震擾動(dòng)現(xiàn)象（郝曉光等，2008;王梅等，2009），異常振幅形態(tài)呈“紡錘型”。楊又陵等（2003）報(bào)道的新疆地震臺(tái)網(wǎng)在2001年11月14日我國(guó)昆侖山口西M 8.1地震前GS-15重力儀觀(guān)測(cè)到“緩慢地震事件”。為此，本文依托陸態(tài)網(wǎng)淮北站gPhone型連續(xù)重力觀(guān)測(cè)資料，分析區(qū)域內(nèi)中強(qiáng)地震前連續(xù)重力非潮汐信息的變化特征。

1 基本情況

淮北站建于相山背斜南翼，位于蘇、魯、豫、皖交界處，距郯-廬斷裂帶西側(cè)約120km，其東側(cè)方向?yàn)樯矫}，西側(cè)為平原，雨季雨水順山體方向向南泄流，周?chē)湎岛蛫W陶系灰?guī)r出露，重力觀(guān)測(cè)山洞位于山體半坡，洞體為奧陶系灰?guī)r，巖層產(chǎn)狀近于直立，裂隙發(fā)育。洞體進(jìn)深160米，覆蓋大于50米，植被為冠、喬木林及雜草，洞內(nèi)溫度15.8℃，年、日溫度變化符合觀(guān)測(cè)“規(guī)范”要求。

2 資料選取

陸態(tài)網(wǎng)連續(xù)重力觀(guān)測(cè)儀器為Micro-g LaCoste公司gPhone型彈簧重力儀，2009年10月安裝運(yùn)行。本文選取2010年1月1日至2018年3月31日的安徽省測(cè)震臺(tái)網(wǎng)編目資料，以重力觀(guān)測(cè)點(diǎn)為原點(diǎn)，以400公里為半徑做區(qū)域圓形緩沖，得到ML4.5及以上震例6個(gè)見(jiàn)表1。

3 響應(yīng)特征分析

淮北連續(xù)重力儀較為清晰的記錄到6次中強(qiáng)地震同震響應(yīng)，重力儀的地震波同震響應(yīng)的形態(tài)都為脈沖震蕩型，無(wú)階躍，其最大幅度、持續(xù)時(shí)間見(jiàn)表2。

地震波同震響應(yīng)最大幅度的地震為江蘇高郵4.9級(jí)地震，振幅達(dá)38012×10-8m·s-2，震中距278.1km;最小的為安徽安慶4.8級(jí)地震，振幅為1590×10-8m·s-2，震中距369.2km。連續(xù)重力記錄到同震響應(yīng)地震波的波幅大小與其地震的震級(jí)、震中距存在較好的正相關(guān)。對(duì)于同一地區(qū)發(fā)生的，波幅與震級(jí)成正相關(guān)，不同區(qū)域發(fā)生的地震，由于傳播過(guò)程中能量的衰減，遠(yuǎn)距離的較大地震引起的波幅可能小于震級(jí)小的地方震。

一般來(lái)說(shuō)，對(duì)于同一觀(guān)測(cè)儀器，震級(jí)大的地震攜帶更多的釋放能量。淮北連續(xù)重力地震波同震響應(yīng)特征顯示，地震波同震響應(yīng)持續(xù)時(shí)間最長(zhǎng)的地震為安徽阜陽(yáng)4.8級(jí)13.9min，震中距136.9km，其次為江蘇高郵4.9級(jí)12.8min，震中距278.1km，河南周口4.6級(jí)的持續(xù)時(shí)間最短4.8min，震中距199.2km，河南周口4.6、5.0級(jí)的地震波同震響應(yīng)持續(xù)時(shí)間都相對(duì)較短，震后曲線(xiàn)快速恢復(fù)光滑，回到震前趨勢(shì)上，無(wú)階躍，漂移速度未發(fā)生改變。一般來(lái)說(shuō)，連續(xù)重力儀記錄到地震波的持續(xù)時(shí)間與其地震的震級(jí)、震中距存在較好的正相關(guān)，震級(jí)大、震中距短的地震波能量衰減延續(xù)時(shí)間會(huì)相對(duì)長(zhǎng)一點(diǎn)。

4 重力異常分析

截取6次中強(qiáng)震震前20天和震后5天的gPhone重力觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)，2015年3月14日安徽阜陽(yáng)4.8級(jí)、3月23日4.1級(jí)地震間隔9天，適宜放寬數(shù)據(jù)時(shí)間尺度。通過(guò)數(shù)字高通濾波器，對(duì)連續(xù)重力數(shù)據(jù)濾波后，得到高頻重力殘差值，繪制淮北連續(xù)重力中強(qiáng)地震前后的高頻信號(hào)圖見(jiàn)圖1，圖中表明中強(qiáng)地震前存在“重力擾動(dòng)”現(xiàn)象。

對(duì)6次中強(qiáng)震連續(xù)重力數(shù)據(jù)高頻信號(hào)顯示：2010年10月24日周口5.0級(jí)震前10月20-24日高頻信號(hào)出現(xiàn)由弱-強(qiáng)-弱的紡錘狀異常變化;2011年1月19日安慶4.8級(jí)、2011年3月8日周口4.6級(jí)和2015年3月14日阜陽(yáng)4.8級(jí)震前均出現(xiàn)持續(xù)3-5天的紡錘狀異常現(xiàn)象;2016年10月20日射陽(yáng)4.8級(jí)震前10月4-5日、10月8-9日、10月17-18日和10日21日出現(xiàn)多次紡錘狀異常現(xiàn)象;2012年7月20日高郵4.9級(jí)震前未出現(xiàn)明顯異常，震后7月22-25日出現(xiàn)紡錘狀信號(hào)增強(qiáng)現(xiàn)象。

5 結(jié)論

淮北臺(tái)gPhone型連續(xù)重力儀，數(shù)字化秒采樣技術(shù)的應(yīng)用，不僅能記錄到長(zhǎng)周期形變波，而且能夠記錄到本區(qū)域內(nèi)的中強(qiáng)地震波和地脈動(dòng)等高頻信息，提供了重力場(chǎng)緩慢變化、 重力潮汐和疊加在潮汐曲線(xiàn)上的高頻信息等更為豐富的地球物理信息。重力儀記錄到本區(qū)域6次中強(qiáng)震同震響應(yīng)地震波，形態(tài)為脈沖震蕩型，地震參數(shù)與響應(yīng)特征有一定對(duì)應(yīng)性，地震波同震響應(yīng)的振動(dòng)幅度、持續(xù)時(shí)間與震級(jí)、震中距存在較好的正相關(guān)性。河南周口4.6、5.0級(jí)的地震波同震響應(yīng)持續(xù)時(shí)間都相對(duì)較短，可能與地震波傳播路徑的區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造條件有關(guān)。

淮北地區(qū)6次中強(qiáng)震的重力高頻信息見(jiàn)表3，5次地震事件記錄到震前“重力擾動(dòng)”，1次記錄到震后“重力擾動(dòng)”，其形態(tài)為紡錘狀。2010年10月24日河南周口5.0級(jí)、2012年7月20日江蘇高郵4.9級(jí)和2016年10月20日江蘇射陽(yáng)4.8級(jí)的重力數(shù)據(jù)掃描時(shí)段內(nèi)，西太平洋先后出現(xiàn)2010年13號(hào)鲇魚(yú)、14號(hào)強(qiáng)臺(tái)風(fēng)暹芭，2012年8號(hào)韋森特，2016年18號(hào)暹芭、19號(hào)艾莉、21號(hào)莎莉嘉、22號(hào)海馬等強(qiáng)臺(tái)風(fēng)，強(qiáng)臺(tái)風(fēng)登陸中國(guó)福建、浙江等大陸，臺(tái)風(fēng)途徑影響地區(qū)引起極端天氣變化并伴有強(qiáng)暴風(fēng)雨。

針對(duì)重力擾動(dòng)現(xiàn)象，不同學(xué)者給出截然不同的解釋。李杰等認(rèn)為泰安重力高頻異常信號(hào)主要由臺(tái)風(fēng)、強(qiáng)對(duì)流天氣等引起。尹傳兵等發(fā)現(xiàn)淮北重力高頻異常信號(hào)受到臺(tái)風(fēng)等影響因素外，與地震存在一定對(duì)應(yīng)。王新勝等發(fā)現(xiàn)2013年4月20日蘆山7.0級(jí)震前發(fā)現(xiàn)兩種性質(zhì)的“重力擾動(dòng)”信號(hào)，判定大震前重力擾動(dòng)現(xiàn)象的客觀(guān)存在?；幢敝亓?次高頻異常信號(hào)掃描時(shí)段客觀(guān)存在強(qiáng)臺(tái)風(fēng)事件，2011年1月19日安徽安慶4.8級(jí)、2011年3月8日河南周口4.6級(jí)和2015年3月14日安徽阜陽(yáng)4.8級(jí)震前掃描時(shí)段內(nèi)西太平洋及中國(guó)近海未發(fā)生強(qiáng)臺(tái)風(fēng)事件，而且3次震前出現(xiàn)高頻異常信號(hào)。

本研究表明淮北連續(xù)中強(qiáng)地震前存在“重力擾動(dòng)”現(xiàn)象，文中地震事件震級(jí)較小且數(shù)量不大，震前“重力擾動(dòng)”是否是慢地震或地震異常，還需客觀(guān)謹(jǐn)慎論證。

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