2013年四川芦山Ms7.0地震前的重力变化

２０日四ＪＩＩ芦山７．０级地震发生的关系．结果主要表明：①区域重力场异常变化与北东向龙门山断裂带南段和北北 西向马尔康断裂带在空间上关系密切，反映沿该两断裂带（段）在２０１０－－２０１２年期间发生了引起地表重力变化效
应的构造活动或变形．②芦山７．０级地震前，测区内出现了较大空间范围的区域性重力异常，而震源区附近产生了
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ
Ｗｅｓｔｅｒｎ
Ｓｉｃｈｕａｎ，Ｇｒａｖｉｔｙ
ｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎ，Ｇｒａｖｉｔｙ
ｖａｒｉａｔｉｏｎ，Ｌｕｓｈａｎ ｅａｒｔｈｑｕａｋｅ，
Ｍｅｄｉｕｍ－ｔｅｒｍ ｐｒｅｃｕｒｓｏｒ
变化的分析，可以开展强震中期预测的探索，尤其是
引
日
强震可能发生地点的判定，这在地震三要素预测中 尤为重要．因此，系统分析研究２０１３年四川芦山 Ｍｓ７．０地震前的重力场时空变化特征，对认识强震 的蕴育发生规律，捕捉地震前兆，开展强震中期预测 的应用研究具有现实意义． 本文拟利用川Ｉ西地区２０１０－－２０１２年期间的流 动重力观测资料，系统分析了区域重力场变化及其 与２０１３年４月２０ １３四川Ｉ芦山７．０级地震发生的
ｏｃｃｕｒｒｅｎｃｅ
ｇｒａｖｉｔｙ ｆｉｅｌｄ ａｎｄ ｔｈｅｉｒ ｒｅｌａｔｉｏｎ ｔｏ ｔｈｅ
ｏｆ ｔｈｅ
Ｍｓ＝７．０
Ｌｕｓｈａｎ ｅａｒｔｈｑｕａｋｅ
ｏｎ
Ａｐｒｉｌ ２０，
２０１３．Ｏｕｒ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｍａｉｎｌｙ ｓｈｏｗｓ ｔｈａｔ：（１）Ｓｐａｔｉａｌｌｙ ｔｈｅ ａｎｏｍａｌｙ ｃｈａｎｇｅ ｏｆ ｔｈｅ ｒｅｇｉｏｎａｌ ｇｒａｖｉｔｙ ｆｉｅｌｄ ｉｓ ｃｌｏｓｅｌｙ ｒｅｌａｔｅｄ
ａБайду номын сангаас
ｃａｎ
ｂｅ
ｒｅｇａｒｄｅｄ
ｏｎｅ
ｏｆ ｔｈｅ ｍｅｄｉｕｍ—ｔｅｒｍ ｐｒｅｃｕｒｓｏｒｙ ｏｆ ｔｈｅ ｅａｒｔｈｑｕａｋｅ．Ｉｎ
ｏｎｃｅ
ｃｅｒｔａｉｎ ｄｅｇｒｅｅ，ｔｈｅ ｆｉｒｓｔ
ａｕｔｈｏｒ ｏｆ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ａｎｄ ｏｔｈｅｒｓ ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙ ｍａｄｅ ｖａｒｉａｔｉｏｎｓ．Ｔｈｅ ｐｅｏｐｌｅ
ａｎｏｍａｌｉｅｓ ｏｆ ｇｒａｖｉｔｙ ｖａｒｉａｔｉｏｎｓ ｉｎ ｔｈｅ ｒｅｌａｔｉｖｅ ｇｒａｖｉｔｙ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ ａｐｐｅａｒｅｄ ｉｎｄｅｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｌａｓｔ ２
ｔｏ
３
ｙｅａｒｓ ｉｎ
ａｓ
ｔｈｅ ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ｏｆ
ｔｈｅ旭＝７．０
ｍａｄｅ
ａ
Ｌｕｓｈａｎ ｅａｒｔｈｑｕａｋｅ，ａｎｄ ｓｕｃｈ ａｎｏｍａｌｉｅｓ
２重力观测与资料处理
自１９８６年起，地震系统采用高精度ＬＣＲ—Ｇ型 重力仪在川西地区开展每年１期的流动重力测量， 承担观测任务的是四ＪＩｌ省地震局测绘工程院．考虑 到早期的川西重力测网主要沿鲜水河一安宁河一则 木河断裂带布设，大都是支线联测，整个测网形态对
１）中国地震局第二监测中心２０１３年度地震趋势研究报告，２０１２
万方数据
１８８８
地球物理学报（Ｃｈｉｎｅｓｅ
Ｊ．Ｇｅｏｐｈｙｓ。）
５６卷 ｗｏｕｌｄ ｈａｖｅ Ｌｕｓｈａｎ
ｈａｐｐｅｎｅｄ ａｌｏｎｇ ｔｈｅ ｔｗｏ ｆａｕｌｔ ｚｏｎｅｓ（ｏｒ ｉｎｄｕｃｅｄ ｔｈｅ
ｖａｒｉａｔｉｏｎ ｉｎ
ｓｅｇｍｅｎｔｓ）ｄｕｒｉｎｇ ２０ １ ０
ｔｏ
２０ １ ２，ｗｈｉｃｈ
ｏｆ ｔｈｅ ｅａｒｔｈｑｕａｋｅ．（３）Ｔｈｅ ｄｙｎａｍｉｃ ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ ｐａｔｔｅｒｎｓ ｏｆ ｔｈｅ ｒｅｇｉｏｎａｌ
ｐａｔｔｅｒｎｓ
ｇｒａｖｉｔｙ ｃｈａｎｇｅｓ ａｎｄ ｔｈｏｓｅ
ｏｆ
ｃｕｍｕｌａｔｅｄ ｇｒａｖｉｔｙ ｖａｒｉａｔｉｏｎｓ ｓｕｇｇｅｓｔ
ｔｈａｔ
ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ
第５６卷第６期 ２０１３年６月
地球物理学报
ＣＨＩＮＥＳＥ ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ
ＧＥＯＰＨＹＳＩＣＳ
Ｖ０１．５６。Ｎｏ．６ Ｊｕｎ．，２０１３
祝意青，闻学泽。孙和平等．２０１３年四川芦山Ｍ。７．０地震前的重力变化．地球物理学报，２０１３，５６（６）：１８８７—１８９４，ｄｏｉ：１０．６０３８／ ｃｊ９２０１３０６１ １．
关系．
２０１３年４月２０日，四川省雅安市芦山县发生 ＭＳ７．０级地震，震源深度约１３ ｋｍ．这是继２００８年 四川汶川Ｍ。８．０级大地震后在ＮＥ向龙门山断裂 带上发生的又一次强烈地震．芦山地震前，中国地震 局系统在四川开展过多期流动重力观测，并基于观 测到的重力异常变化，提出中期预测意见¨，具体如 下：发震时间：２０１３年；发震地点：川西宝兴、天全、 康定、泸定、石棉一带（以３０．２。Ｎ，１０２．２。Ｅ为中心． 半径１００ｋｍ范围内）；震级：６级左右．可以看出，基 于流动重力观测的分析做出的中期预测，与２０１３年 ４月２０日四川芦山发生的Ｍｓ７．０级地震（３０．３。Ｎ， １０３．Ｏ。Ｅ）对应较好，尤其是在地点的预测上，预测的 危险区中心位置距离中国地震台网测定的芦山７．０ 级地震震中相距不到８０ｋｍ．在此之前的相关研究 表明，基于流动重力观测资料曾对２００８年四川汶川 ８．０级地震做出一定程度的中期预测［１－３］，预测危险 区的中心位于汶ＪＩｌ映秀至北川之间，即位于汶川地 震主破裂带的中心，距离中国地震台网测定的汶川 地震震中小于７５ｋｍ．这表明，依据区域重力场时一空
年１１月，１２０—１３４．
万方数据
６期
祝意青等：２０１３年四川芦山Ｍ：７．０地震前的重力变化
１８８９
主要活动构造带的覆盖面较窄，对区域重力变化的 空间控制能力较差Ｈ］，从而难以满足强震监测预报 的需要［５．６］，２００８年汶川地震后，地震系统加强流动 重力观测，对全国地震重点危险区进行每年２期的 重力测量，并对南北地震带地区（含川Ｉ西）和大华北 地区的重力网进行优化改造［７．８］．其中，２０１０年起对 川西重力测网进行了改造、扩建与完善，形成覆盖整 个川西主要构造带的、新的重力监测网（图Ｉ）．２０１３ 年芦山７．０级地震发生在２０１０年优化改造后的重 力监测网区域内．本文主要分析２０１０年以来川西地 区的重力场变化． 对资料的处理：①对新优化的川西测网的流动 重力观测资料，采用《ＬＧＡＤＪ》程序进行自由网平 差，以获得测网中心基准下的重力变化．②平差计算 时，先对多期重力观测资料计算结果进行整体分析， 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，再重新平差计算，以得到最佳合理解 算结果．③用最ｄｘ－－乘配置对重力观测数据进行拟 合推估，以便突出显示构造因素的重力效应．各期资 料的平差精度见表１．各测点重力测值的平均精度 均优于１０×１０ｑｍ・ｓ～，反映观测资料质量可靠．
２ Ｓｔａｔｅ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ
ＣＡＳ．Ｗｕｈａｎ ４３００７７。Ｃｈｉｎａ
３ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ
ｏｆ Ｅａｒｔｈｑｕａｋｅ Ｓｃｉｅｎｃｅ・ＣＥＡ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００３６，Ｃｈｉｎａ ｏｆ Ｓｉｃｈｕａｎ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ，Ｃｈｅｎｇｄｕ ６１００００，Ｃｈｉｎａ
４ Ｓｅｉｓｍｏｌｏｇｉｃａｌ Ｂｕｒｅａｕ
Ｚｈｕ Ｙ Ｑ，Ｗｅｎ Ｘ Ｚ，Ｓｕｎ Ｈ Ｐ，ｅｔ ａ１．Ｇｒａｖｉｔｙ ｃｈａｎｇｅｓ ｂｅｆｏｒｅ ｔｈｅ
Ｌｕｓｈａｎ，Ｓｉｃｈｕａｎ，舰一７．０
Ｅａｒｔｈｑｕａｋｅ ｏｆ ２０１３．ＣｈｉｎｅｓｅＪ．
Ｇｅｏｐｈｙｓ．（ｉｎ Ｃｈｉｎｅｓｅ），２０１３，５６（６）：１８８７—１８９４，ｄｏｉ：１０．６０３８／ｃｊ９２０１３０６１１．
ｔｏ
ｂｏｔｈ ｔｈｅ ｓｏｕｔｈｅｒｎ ｓｅｇｍｅｎｔ ｏｆ ｔｈｅ ＮＥ—ｔｒｅｎｄｉｎｇ Ｌｏｎｇｍｅｎｓｈａｎ ｆａｕｌｔ
ｏｒ
ｚｏｎｅ
ａｎｄ ｔｈｅ ＮＮＷ－ｔｒｅｎｄｉｎｇ Ｍａｒｋａｎｇ ｆａｕｌｔ，ｓｕｇｇｅｓｔｉｎｇ ｔｈａｔ ｔｈｅ ａｃｔｉｖｅ ｔｅｃｔｏｎｉｃ ａｃｔｉｏｎ
ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ
Ａｂｓｔｒａｃｔ
Ｕｓｉｎｇ ｔｈｅ ｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎ ｄａｔａ ｏｆ ｒｅｌａｔｉｖｅ ｇｒａｖｉｔｙ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ ｉｎ ｗｅｓｔｅｒｎ Ｓｉｃｈｕａｎ ｒｅｇｉｏｎ
ｔｏ
ｆｒｏｍ ２０１０
２０１２，ｗｅ ｈａｖｅ ｓｙｓｔｅｍａｔｉｃａｌｌｙ ａｎａｌｙｚｅｄ ｔｈｅ ｓｐａｔｉａｌ—ｔｅｍｐｏｒａｌ ｖａｒｉａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｒｅｇｉｏｎａｌ
力异常变化在芦山７．０级地震前做过一定程度的中期预测。尤其是地点预测．本文的例子再次证明流动重力观测 能较好地捕捉到强震孕育发生过程中，特别是该过程最后阶段的重力异常变化信息．因此，区域流动重力场观测对
未来强震的中一长期预测，尤其是在发震地点的判定上具有优势． 关键词川西地区，重力观测，重力变化，芦山地震，中期前兆 ｄｏｉ：１０．６０３８／ｑ９２０１３０６１１ 中图分类号Ｐ２２３，Ｐ５４１ 收稿日期２０１３—０５－０２，２０１３－０５－１５收修定稿
Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，ｒｅｌａｔｉｖｅ ｇｒａｖｉｔｙ ｓｕｒｖｅｙ ｈａｓ ｕｎｉｑｕｅ ａｄｖａｎｔａｇｅｓ ｉｎ ｔｈｅ ｍｅｄｉｕｍ—ｔｏ ｌｏｎｇ—ｔｅｒｍ ｅａｒｔｈｑｕａｋｅ ｆｏｒｅｃａｓｔ，ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙ ｆｏｒ ｆｏｒｅｃａｓｔｉｎｇ ｌｏｃａｌｉｔｉｅｓ ｏｆ ｐｏｔｅｎｔｉａｌ ｅａｒｔｈｑｕａｋｅｓ．
Ｇｒａｖｉｔｙ ｃｈａｎｇｅｓ ｂｅｆｏｒｅ ｔｈｅ
Ｌｕｓｈａｎ，Ｓｉｃｈｕａｎ，Ｍｓ＝７．０
Ｅａｒｔｈｑｕａｋｅ ｏｆ ２０１３
ＺＨＵ
Ｙｉ—Ｑｉｎ９１”，ＷＥＮ
１ Ｓｅｃｏｎｄ Ｃｒｕｓｔ
Ｘｕｅ－Ｚｅ３”，ＳＵＮ Ｈｅ－Ｐｉｎ９２，ＧＵ０ Ｓｈｕ—Ｓｏｎ９１，ＺＨＡＯ Ｙｕｎ—Ｆｅｎ９１
Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ａｎｄ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｃｅｎｔｅｒ，ＣＥＡ，Ｘｉ＇ａｎ，７１００５４ Ｃｈｉｎａ ｏｆ Ｇｅｏｄｅｓｙ ａｎｄ Ｅａｒｔｈ’ｓ Ｄｙｎａｍｉｃｓ，Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｇｅｏｄｅｓｙ ａｎｄ Ｇｅｏｐｈｙｓｉｃｓ，
局部重力异常。沿龙门山断裂带南段形成了重力变化高梯度带，其中，宝兴、天全、康定、泸定、石棉一带重力差异变
化达１００×１０＿ｓｍ・ｓ－２以上；这些可能反映芦山地震前，区域及震源区附近均产生与该地震孕育、发生有关的构造 运动或应力增强作用．③重力场差分动态演化图像和重力场累积变化动态图像均反映芦山７．０级地震孕育过程的 最后２～３年出现较显著的流动重力异常变化，可视为该地震的中期前兆信息；本文第一作者等也曾基于该流动重
ｔｈｅ ｇｒｏｕｎｄ
ｇｒａｖｉｔｙ
ｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎ．（２）Ｂｅｆｏｒｅ
ｉｎ
ｔｈｅ
Ｍ，一７．０
ａｎｄ
ａｒｅａｓ
ｅａｒｔｈｑｕａｋｅ，ｒｅｇｉｏｎａｌ ａｎｏｍａｌｉｅｓ
ａｔ
ｇｒａｖｉｔｙ ａｎｏｍａｌｙ ａｐｐｅａｒｅｄ ｔｈｅ ｐｏｔｅｎｔｉａｌ
ｓｏｕｒｃｅ
ｔｈｅ ｗｈｏｌｅ
ｓｔｕｄｙ ｒｅｇｉｏｎ
ｃａｎ
ａ
ｍｅｄｉｕｍ－ｔｅｒｍ ｆｏｒｅｃａｓｔ ｂｅｆｏｒｅ ｔｈｅ Ｌｕｓｈａｎ ｅａｒｔｈｑｕａｋｅ， ｔｈｅ ｅａｒｔｈｑｕａｋｅ ｂａｓｅｄ
ｏｎ
ｆｏｒｅｃａｓｔ ｆｏｒ ｔｈｅ １０ｃａｌｉｔｙ ｏｆ
ｔｈｅ ａｎｏｍａｌｙ ｇｒａｖｉｔｙ
ｓｕｒｖｅｙ
ｃａｓｅ
ｓｔｕｄｉｅｄ ｉｎ ｔｈｉｓ ａｒｔｉｃｌｅ ｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｅｓ ａｇａｉｎ ｔｈａｔ ｔｈｒｏｕｇｈ ｒｅｌａｔｉｖｅ ｇｒａｖｉｔｙ
ｌｏｃａｌ ｇｒａｖｉｔｙ ｗｉｔｈ
ｇｒａｖｉｔｙ
ａｎｄ
ｎｅａｒ
ａｒｅａ．Ａｍｏｎｇ ｔｈｅ ｒｅｇｉｏｎ ａｎｄ ｔｈｅ
ａｎｏｍａｌｉｅｓ，ｔｈｅ ａｎｏｍａｌｙ ｖａｒｉａｔｉｏｎｓ
ｕｐ ｔｏ ａｎｄ ａｃｔｉｏｎ
ｏｖｅｒ
ｎｅａｒ
Ｂａｏｘｉｎｇ，Ｔｉａｎｑｕａｎ，Ｋａｎｇｄｉｎｇ，Ｌｕｄｉｎｇ ａｎｄ Ｓｈｉｍｉａｎ ｗｅｒｅ ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ ｏｆ ｔｅｃｔｏｎｉｃ
２０１３年四川芦山Ｍｓ ７．０地震前的重力变化
祝意青１’２，闻学泽３”，孙和平２，郭树松１，赵云峰１
１中国地震局第二监测中心，西安７１００５４ ２大地测量与地球动力学国家重点实验室，武汉４３００７７ ３中国地震局地震预测研究所，北京 ４四ＪＩＩ省地震局，成都６１００００
１０００３６
摘
要
利用川西地区２０１０－－２０１２年期间的流动重力观测资料。系统分析了区域重力场变化及其与２０１３年４月
ｔｏ
ｃａｔｃｈ ａｎｏｍａｌｏｕｓ ｇｒａｖｉｔｙ ｖａｒｉａｔｉｏｎ ｔｈａｔ ｗｏｕｌｄ ｂｅ ｒｅｌａｔｅｄ
ｔｏ
ｔｈｅ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｅａｒｔｈｑｕａｋｅ
ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ，ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙ
ｔｈｏｓｅ ａｎｏｍａｌｙ ｖａｒｉａｔｉｏｎｓ ａｐｐｅａｒｉｎｇ ｉｎ ｔｈｅ ｌａｓｔ ｓｔａｇｅ ｏｆ ｔｈｅ ｐｒｏｃｅｓｓ．
基金项目
国家自然科学基金（４１２７４０８３、４０８７４０３５）、地震行业科研专项（２０１２０８００９），国家科技支撑计戈Ｉ课题（２０１２ＢＡＫｌ９８０１。０２）和大地测 量与地球动力学国家重点实验室开放基金（ＳＫＬＧＥＤ２０１３—３—１一Ｅ）项目资助．
作者简介祝意青。男，１９６２年生．研究员。主要从事重力学与地球动力学及地震预测研究．Ｅ—ｍａｉｌ：ｚｈｕｙｉｑｉｎ８．＠１６３．ｃｏｒｎ
ｏｒ ｓｔｒｅｓｓ’Ｓ ｔｏ
１００×１０—８ ｍ・Ｓ～．ａｐｐａｒｅｎｔｌｙ ｒｅｆｌｅｃｔｉｎｇ ａｎ
ａｔ
ｉｎ ｔｈｅ ｓｔｕｄｙ ｒｅｇｉｏｎ ａｎｄ
ｏｃｃｕｒｒｅｎｃｅ
ａｎｄ
ｎｅａｒ
ｔｈｅ ｐｏｔｅｎｔｉａｌ
ｓｏｕｒｃｅ
ａｒｅａ，ｔｈａｔ ｃｏｕｌｄ ｂｅ ｒｅｌａｔｅｄ
ｔｈｅ
ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ａｎｄ