辽南地区2012—2015年重力时空变化特征分析

李玉森，张 丽，杨晓东，邹 博，索 锐

（辽宁省地震局，辽宁 沈阳 110034）

辽南地区2012—2015年重力时空变化特征分析

李玉森，张 丽，杨晓东，邹 博，索 锐

（辽宁省地震局，辽宁 沈阳 110034）

重力变化是地震监测预报工作的重要内容，本文以辽南地区为例，收集、整理了2012—2015年8期流动重力观测资料，通过重力平差计算，来研究区域重力场时空变化、重力点值时序变化和段差值时序变化等，分析重力场的时、空、强变化特征。判定潜在地震发生的高风险区域。结果显示盖州—大石桥—海城地区和明阳—庄河—魏屯地区重力变化起伏较大，异常明显，应给予密切关注。

重力场; 时空变化; 辽南地区

0 引言

重力场是地球基本物理场之一，地表重力变化与地下介质密度以及地壳应力之间的关系密切，是地震流动监测预报工作的重要内容[1]。重力测量是以地震监测预报为目的，其主要任务是监测区域重力场随时间的非潮汐变化，以及重力场的时、空、强变化，提取地震前兆信息，进行地表重力场变化监测及地震中、长期危险地点判定等研究工作。本文以辽南地区为例，进行重力变化研究，为地震监测预报工作提供可靠的数据信息。

1 测区概况

辽南地区重力监测地理范围为38o15'～41o83'N、121o10'～123o59'E，主要是沟帮子、大连和庄河围城的三角形区域。测区内新生代构造始于中生代末，于新第三纪基本形成，第四纪得到进一步发展，总体形态为北东走向的条块状，新生代以来构造活动较为活跃，断层发育，其中有NE向郯庐断裂带和金州大断裂平行纵贯南北，NW向的海城隐伏断裂横跨东西，上世纪七十年代至今该地区曾多次发生过中强地震，近期尤其是盖州—大石桥地区小震群较为活跃[2]。

2 重力测量工作

2.1测网简介

辽南地区重力网建设始于1985年，至今一共设立了37个观测点、40个测段，形成了三个测网一条支线（图1）[3]，测网布设完整的覆盖了测区内主要构造断裂。辽南地区重力监测始于1990年，使用美国产高精度拉科斯特重力仪，每年复测两期，工作方法是采用往返观测，测线闭合三天。要求单台仪器自差不得超过25×10-8ms-2，两台仪器台差不得超过30×10-8ms-2。

2.2资料处理

重力资料处理是采用国家地震局推广的流动重力数据库系统，以沟帮子为基准点，进行

综上所述，近年来所取得的重力测量成果精度高，可靠性强，所获取的重力变化能够真实的反映测区内地下物质和能量的变化和迁移[5]。

3 重力变化特征分析

本文的重力变化研究分为三方面，分别为重力变化时空分析、重力点值时序变化分析、段差时序变化分析。通过以上结果来就行重力变化特征分析，来判定潜在的地震高危区域。

3.1重力场的时空演化

重力场变化主要反映了区域性重力场时空动态变化。分析重力场变化是否存在异常，主要是分析重力场变化强度、梯度和变化趋势，通过等值线图来表示[6]。通过近期观测成果与基值的比较，可以分析出测区重力场长期变化特征，以下是辽南测区2012—2015年8期成果与G值的重力场时空变化图，其中G值是1990—1991年4期观测成果的加权平均值，红经典网平差，逐个排除地下水、地壳形变、测点环境变化等干扰因素，并通过相关分析和回归分析进行误差系数改正[4]。资料处理过程中另一考虑的是观测成果精度，通过对近年观测资料精度统计，得出各项精度指标如下。色渐变表示重力场上升区，绿色渐变表示重力场下降区，等值线间隔值10微伽。

表1 观测成果精度表单位：1×10-8ms-2

结果显示：2012年5月—2015年9月，辽南地区重力场形态以负场为主，等值线沿北东向展开，与构造断裂走向基本一致。时空序列图显示，有三个封闭异常区，分别为盖州—大石桥—海城异常高值区，以明阳为中心的北黄海沿岸异常低值区和以偏岭为中心的异常低值区。时间上重力变化呈现出局部上升和整体回落两个阶段。从2012年5月到2013年10月为局部增强阶段，各异常区经历了一个能量积累的过程，其中最大变化量出现在明阳，峰值为-80×10-8ms-2。2013年10月以后变化量呈现出稳步持续回落的态势，重力等值线趋于平缓，梯度减小，到2015年9月各重力异常区变化量分别回落到30×10-8ms-2、-40×10-8ms-2和-30×10-8ms-2。

（1）盖州—大石桥—海城异常高值区形成于2012年10月，等值线密集，严重扭曲，梯度较大，最大变化量在大石桥地区为50×10-8ms-2，此后变化量持续稳步回落，到2014年5月变化量最大值回落到20×10-8ms-2，同时在盖州西北方向形成新的封闭低值区，变化量最大值在为-40×10-8ms-2左右。此后开始同步回落，一直到2015年8月变化量一直稳定在-20×10-8ms-2和20×10-8ms-2之间。

（2）北黄海重力异常低值区。2012年5月，金州半封闭异常区形成，变化量最大值为-70×10-8ms-2，此后随时间呈小幅增长的趋势，峰值中心沿黄海海岸向北东向迁移，到2013年10月，在明阳地区形成椭圆形封闭低值区，变化量最大值达到-80×10-8ms-2，此后重力变化量逐年减小，到2015年8月，最大变化量已回落到-40×10-8ms-2。

（3）偏岭地区低值封闭异常区形成于2013年10月，最大变化量在-50×10-8ms-2上下。此后持续平稳中小幅度变化，到2015年8月，变化量稳定在-50×10-8ms-2左右。

3.2点值时序变化

重力点值时序变化能较好的突出异常测点的动态变化。本篇选取2012—2015年共8期观测资料，根据辽南地区地震地质背景和构造断裂走向等多种因素，针对变化量较大的测点和测线就行比较分析，如图3—5：

图3显示，盖州、大石桥、海城和营口四个测点重力变化同步性较好，呈波浪式起伏状，图中共有4个时间节点，2012年10月、2014年5月、2014年8月和2015年4月，其中变化量极值出现在2012年10月大石桥地区，为50×10-8ms-2。2014年8月以后变化量呈整体回落。

图4 显示，金县、新金和杨树房具有一定的同步性，重力变化量同步减小。明阳和庄河起伏变化较大。整体上重力变化量在一直减小，2012年5月，整体变化量都在-50×10-8ms-2以上，最大值达-90×10-8ms-2，到2015年9月，变化量都统一降到-50×10-8ms-2以内，应对此区域继续进行重点监视。

图5显示，2014年以前，时序图此起彼伏，变化量较大。最大值出现在2013年10月的偏岭地区，为-60×10-8ms-2。2014年5月以后，整条测线呈现出较好的同步性，具有很好的指示作用，2014年8月以来，变化量呈现出整体小幅度下降态势，偏岭地区的变化量仍为-50×10-8ms-2上下。

3.3断差时序变化

重力段差变化能够灵敏的反应出断裂构造活动迹象。主要是测定一定时间内相邻重力测点之间的段差值及其变化情况，下图为2012—2015年部分测点之间的断差变化。

通过图6-11可以看出，盖州—大石桥—海城一带段差值变化起伏明显，最大断差变化在40×10-8ms-2左右，2012年5月到2015年5月，段差值呈现出下降趋势，从2015年5月以后，大石桥—海城和盖州—兰旗段差值变化上升明显，达30×10-8ms-2，异常明显，应给予密切监视。西腰—偏岭地区2013年5月以来段差值一直呈现下降形态。明阳—庄河和魏屯—庄河地区重力段差值呈波浪式起伏状，且变化幅度较大，最大变化量在40×10-8ms-2以上，异常明显，应给予密切监视。

4 总结

通过对辽南地区2012—2015年重力时空变化分析，包括重力场时空演化、重力点值变化、重力断差值变化，得出以下结论：

（1）盖州—大石桥—海城地区重力时空变化较为明显。重力等值线弯曲密集，重力水平梯度较大；点值和段差值变化较大，时序图呈现出同步性和一致性特征。2012年以来盖州—大石桥交界区域，中小震群不断，与区域重力异常相吻合，应给予密切关注。

（2）明阳—庄河—魏屯地区重力时空变化较为明显。以三点为中心，形成椭圆形封闭异常区，等值线形状规则，水平梯度相对较大；点值和段差值时序图成波浪起伏状，变化幅度大。2015年以来呈现出一致性上升趋势，上升幅度较大，应给予密切关注。

[1]李瑞浩.重力学引论[M].北京:地震出版社，1988.

[2]李子涛,戚建勋,梁放，等.辽南地区重力变化与地震活动研究[J].东北地震研究，2005，09（3）：45-51.

[3]王庆良.地球物理场流动观测研究报告[R].北京:中国地震局地震预报司，2014：15-16.

[4]赵晓燕,陈春生.重力观测技术讲义[M].北京:地震出版社，1997：54-56.

[5]吴云成,李子涛.辽宁西部地区震前震后重力异常反应[J].东北地震研究，1997，06（2）：13-19.

[6]梁全强,刘序俨.台湾海峡西岸重力场变化梯度场图像分析[J].大地测量与地球动力学，2006，11（4）：82-85.

SPATIAL -TIME VARIATION CHARACTERISTICS OF GRAVITY IN SOUTHERN LIAONING PROVINCE DURING 2012-2015

LI Yu-sen，ZHANG Li，YANG Xiao-dong，ZOU Bo，SUO Rui

（Earthquake Administration of Liaoning Province，Liaoning Shenyang 110034，China）

ract Gravity change is an important content of earthquake monitoring and prediction. This paper collected and sorted out 8 phase mobile gravity observation data in southern Liaoning Province during 2012-2015.We studied regional space-time variation of gravity field, gravity values of temporal variation and difference of temporal variation etc; analysised of gravity field, spatial and intensity variations by gravity adjustment calculation. Finally determined the high risk area of potential earthquake. Results show:the change of gravity in Dashiqiao Haicheng Gaizhou area and the Ming Yang Zhuanghe Wei Tun area is larger, and the anomaly is obvious, Should pay close attention to these region.

ds gravitational field；temporal and spatial variation；south Liaoning

P312.1

A

10.13693/j.cnki.cn21-1573.2016.04.004

1674-8565（2016）03-0025-07

2016-07-16

2016-08-26

李玉森（1986-），男，辽宁省盖州市人，2012年毕业于辽宁师范大学，人文地理学硕士，工程师，现主要从事震害评估、流动重力测量等相关工作。