地震地质 ›› 2024, Vol. 46 ›› Issue (5): 1172-1191.DOI: 10.3969/j.issn.0253-4967.2024.05.010
李树鹏1)(), 胡敏章2,3),*(), 祝意青4), 郝洪涛2,3), 殷海涛1), 贾媛1), 崔华伟1), 陆汉鹏1), 张刚1), 王锋吉1), 刘洪良5)
收稿日期:
2023-09-20
修回日期:
2023-11-24
出版日期:
2024-10-20
发布日期:
2024-11-22
通讯作者:
胡敏章, 男, 1985年生, 研究员, 主要从事重力场均衡理论、 重力场及其变化监测与地震分析预报研究, E-mail: 作者简介:
李树鹏, 男, 1991年生, 工程师, 主要从事流动重力观测方面的工作, E-mail: 570349661@qq.com。
基金资助:
LI Shu-peng1)(), HU Min-zhang2,3),*(), ZHU Yi-qing4), HAO Hong-tao2,3), YIN Hai-tao1), JIA Yuan1), CUI Hua-wei1), LU Han-peng1), ZHANG Gang1), WANG Feng-ji1), LIU Hong-liang5)
Received:
2023-09-20
Revised:
2023-11-24
Online:
2024-10-20
Published:
2024-11-22
摘要:
2023年8月6日山东平原发生 MS5.5 地震, 此次地震是山东地区40a以来发生的最大地震。震前山东省地震局在震中附近开展了每年2期的流动重力观测, 观测到了震前4a的重力场时空变化。文中利用流动重力观测资料, 系统分析了2019年9月以来的区域重力场变化特征, 并结合形变场、 震源机制解、 动力环境等探讨了震前重力变化与发震机理。结果表明: 1)2022-05—2023-04震中南部重力正值变化>50μGal, 区域直径>160km, 震中两侧正负差异变化>70μGal; 震中重力变化平稳, 处于“闭锁”状态。2)区域重力场变化与水平形变场、 震源机制解、 同震位移场的空间分布具有对应性——震源机制解的压缩区和同震位移场的流入区、 沉降区对应了震前的面压缩区与重力下降区; 震源机制解的膨胀区和同震位移场的流出区、 隆升区, 对应了震前的面膨胀区与重力上升区。3)此次地震前重力变化异常的主要原因是深部流体物质迁移, 次要原因是上地壳形变产生的重力效应。
李树鹏, 胡敏章, 祝意青, 郝洪涛, 殷海涛, 贾媛, 崔华伟, 陆汉鹏, 张刚, 王锋吉, 刘洪良. 2023年山东平原MS5.5地震前重力变化[J]. 地震地质, 2024, 46(5): 1172-1191.
LI Shu-peng, HU Min-zhang, ZHU Yi-qing, HAO Hong-tao, YIN Hai-tao, JIA Yuan, CUI Hua-wei, LU Han-peng, ZHANG Gang, WANG Feng-ji, LIU Hong-liang. GRAVITY CHANGES BEFORE THE PINGYUAN MS5.5 EARTHQUAKE OF 2023[J]. SEISMOLOGY AND GEOLOGY, 2024, 46(5): 1172-1191.
使用仪器 | 观测年月 | 点值平均精度/μGal | 使用仪器 | 观测年月 | 点值平均精度/μGal |
---|---|---|---|---|---|
C451、C452 | 2019-09 | 16.0 | C451、C452 | 2022-05 | 13.1 |
C216、C511 | 2020-04 | 8.5 | C451、C452 | 2022-09 | 14.4 |
C216、C511 | 2020-09 | 8.7 | C451、C452 | 2023-04 | 8.7 |
C451、C452 | 2021-04 | 9.1 | C451、C452 | 2023-07 | 10.2 |
C451、C452 | 2021-09 | 12.7 |
表1 山东地区重力观测资料情况
Table 1 Information of the gravity survey in the Shandong region
使用仪器 | 观测年月 | 点值平均精度/μGal | 使用仪器 | 观测年月 | 点值平均精度/μGal |
---|---|---|---|---|---|
C451、C452 | 2019-09 | 16.0 | C451、C452 | 2022-05 | 13.1 |
C216、C511 | 2020-04 | 8.5 | C451、C452 | 2022-09 | 14.4 |
C216、C511 | 2020-09 | 8.7 | C451、C452 | 2023-04 | 8.7 |
C451、C452 | 2021-04 | 9.1 | C451、C452 | 2023-07 | 10.2 |
C451、C452 | 2021-09 | 12.7 |
图 7 震中东北部重力点的单期变化和时序变化图(点位见图1)
Fig. 7 Single-period variations and time series variation charts of gravity points s in the northeast of the epicenter.
指标名称 | 来源 | MS4.0 | MS5.0 | MS6.0 | MS7.0 | MS8.0 |
---|---|---|---|---|---|---|
重力变化量级/μGal | 胡敏章等( | 25 | 49 | 73 | 96 | 120 |
胡敏章等( | 28 | 50 | 72 | 93 | 115 | |
祝意青等( | ≥50 | ≥80 | ≥100 | ≥120 | ||
重力变化平面范围/km | 贾民育等( | 160 | 300 | 440 | 580 | |
祝意青等( | 100 | 200 | 400 | 600 | ||
胡敏章等( | 140 | 220 | 350 | 660 | ||
异常时间/a | 祝意青等( | 0.5~1 | 1~3 | 3~5 | ≥5 |
表2 重力变化与震级的定量指标
Table 2 Quantitative indication of gravity variation and magnitude
指标名称 | 来源 | MS4.0 | MS5.0 | MS6.0 | MS7.0 | MS8.0 |
---|---|---|---|---|---|---|
重力变化量级/μGal | 胡敏章等( | 25 | 49 | 73 | 96 | 120 |
胡敏章等( | 28 | 50 | 72 | 93 | 115 | |
祝意青等( | ≥50 | ≥80 | ≥100 | ≥120 | ||
重力变化平面范围/km | 贾民育等( | 160 | 300 | 440 | 580 | |
祝意青等( | 100 | 200 | 400 | 600 | ||
胡敏章等( | 140 | 220 | 350 | 660 | ||
异常时间/a | 祝意青等( | 0.5~1 | 1~3 | 3~5 | ≥5 |
图 8 山东地区的垂向形变速率、 垂向形变速率与重力变化对照图 a 垂向形变速率; b 垂向形变速率(色标)与重力变化(用等值线表示, 单位为μGal)对照图
Fig. 8 Comparison diagram of vertical deformation rate and gravity changes in the Shandong area.
图 9 a 山东地区面膨胀率与重力变化对照图; b 平原 MS5.5 地震震源机制解及其同震位移场 图b中重力变化值的单位为μGal
Fig. 9 Comparison diagram of surface expansion rate and gravity changes in the Shandong area, and focal mechanism solution and co-seismic displacement field of the Pingyuan MS5.5 earthquake.
[1] |
陈运泰, 顾浩鼎, 卢造勋. 1980. 1975年海城地震与1976年唐山地震前后的重力变化[J]. 地震学报, 2(1): 21—31.
|
|
|
[2] |
杜存鹏, 殷海涛, 于胜文, 等. 2021. 沂沭断裂带垂向形变特征分析[J]. 武汉大学学报(信息科学版), 49(1): 167—174.
|
|
|
[3] |
段琦, 蔡勇. 2006. 一种基于无网格方式的弹塑性体变形仿真方法[J]. 西南科技大学学报, 21(2): 54—58.
|
|
|
[4] |
郭树松, 祝意青, 徐云马, 等. 2021. 汶川地震前失稳过程的重力场观测证据[J]. 地震地质, 43(6): 1368—1380. doi: 10.3969/j.issn.0253-4967.2021.06.002.
|
|
|
[5] |
胡斌, 祝意青, 徐云马, 等. 2005. 西安地区重力场时空变化特征研究[J]. 大地测量与地球动力学, 25(1): 86—90.
|
|
|
[6] |
胡敏章, 郝洪涛, 韩宇飞, 等. 2021. 2021年青海玛多 MS7.4 地震的重力挠曲均衡背景与震前重力变化[J]. 地球物理学报, 64(9): 3135—3149.
|
|
|
[7] |
胡敏章, 郝洪涛, 李辉, 等. 2019a. 地震分析预报的重力变化异常指标分析[J]. 中国地震, 35(3): 417—430.
|
|
|
[8] |
胡敏章, 郝洪涛, 宋浩, 等. 2019b. 弱地震活动背景地区流动重力变化探析[J]. 大地测量与地球动力学, 39(4): 339—343.
|
|
|
[9] |
华昌才, 果勇, 刘端法, 等. 1995. 首都圈地区重力场的时空变化[J]. 地震学报, 17(3): 347—352.
|
|
|
[10] |
黄江培, 曹颖, 刘东, 等. 2022. 漾濞 MS6.4 地震前后的重力变化特征及其孕震含义分析[J]. 地震地质, 44(6): 1557—1573. doi: 10.3969/j.issn.0253-4967.2022.06.012.
|
|
|
[11] |
贾民育, 詹洁晖. 2000. 中国地震重力监测体系的结构与能力[J]. 地震学报, 22(4): 360—367.
|
|
|
[12] |
焦龙, 吴云, 张跃刚. 2010. 用边界元法研究川西地区的形变场与应变场[J]. 大地测量和地球动力学, 30(3): 35—38.
|
|
|
[13] |
李辉, 申重阳, 孙少安, 等. 2009. 中国大陆近期重力场动态变化图像[J]. 大地测量与地球动力学, 29(3): 1—10.
|
|
|
[14] |
李瑞浩, 付兆珠. 1987. 唐山地震(M=7.8)前后的区域重力变化和扩容过程[J]. 内陆地震, 1(4): 426—484.
|
|
|
[15] |
马瑾, 郭彦双. 2014. 失稳前断层加速协同化的实验室证据和地震实例[J]. 地震地质, 36(3): 547—561. doi: 10.3969/j.issn.0253-4967.2014.03.001.
|
|
|
[16] |
马杏垣. 1989. 重力作用与构造运动[M]. 北京: 地震出版社.
|
|
|
[17] |
申重阳, 李辉, 孙少安, 等. 2009. 重力场动态变化与汶川 MS8.0 地震孕育过程[J]. 地球物理学报, 52(10): 2547—2557.
|
|
|
[18] |
申重阳, 谈洪波, 郝洪涛, 等. 2011. 2009年姚安 MS6.0 地震重力场前兆变化机理[J]. 大地测量与地球动力学, 31(2): 17—22, 47.
|
|
|
[19] |
殷海涛, 甘卫军, 黄蓓, 等. 2013. 日本M9.0巨震对山东地区地壳活动的影响研究[J]. 地球物理学报, 56(5): 1497—1505.
|
|
|
[20] |
张宏斌, 刘学军, 俞国荣, 等. 2019. 测量平差教程[M]. 北京: 科学出版社:41—54.
|
|
|
[21] |
赵云峰, 祝意青, 隗寿春, 等. 2023. 2022年1月8日青海门源 MS6.9 地震前重力场动态变化[J]. 地球物理学报, 66(6): 2338—2351.
|
|
|
[22] |
朱成林, 甘卫军, 李杰, 等. 2018. 日本 MW9.0 地震后沂沭断裂带两侧块体相对运动及对地震活动的影响[J]. 地球物理学报, 61(3): 988—999.
|
|
|
[23] |
祝意青, 李铁明, 郝明, 等. 2016. 2016年青海门源 MS6.4 地震前重力变化[J]. 地球物理学报, 59(10): 3744—3752.
|
|
|
[24] |
祝意青, 梁伟锋, 湛飞并, 等. 2012. 中国大陆重力场动态变化研究[J]. 地球物理学报, 55(3): 804—813.
|
|
|
[25] |
祝意青, 梁伟锋, 赵云峰, 等. 2017. 2017年四川九寨沟 MS7.0 地震前区域重力场变化[J]. 地球物理学报, 60(10): 4124—4131.
|
|
|
[26] |
祝意青, 刘芳, 张国庆, 等. 2022. 中国流动重力监测与地震预测[J]. 武汉大学学报(信息科学版), 47(6): 820—829.
|
|
|
[27] |
祝意青, 申重阳, 张国庆, 等. 2018. 我国流动重力监测预报发展之再思考[J]. 大地测量与地球动力学, 38(5): 441—446.
|
|
|
[28] |
|
[29] |
|
[30] |
|
[31] |
|
[32] |
|
[1] | 王嘉沛, 谈洪波, 李忠亚, 刘少明, 张毅, 郝洪涛, 胡敏章, 申重阳. 长宁地震前后重力变化和地壳垂直形变特征及其关系[J]. 地震地质, 2023, 45(4): 952-969. |
[2] | 蒋锋云, 季灵运, 朱良玉, 刘传金. 联合GPS和InSAR研究海原-六盘山断裂现今的地壳变形特征[J]. 地震地质, 2023, 45(2): 377-400. |
[3] | 汪健, 张新林, 谈洪波, 胡敏章, 吴桂桔, 李忠亚, 张明辉. 木兰山重力基线场的初值测定及重力变化分析[J]. 地震地质, 2023, 45(2): 553-569. |
[4] | 华俊, 龚文瑜, 单新建, 王振杰, 季灵运, 刘传金, 李永生. 多轨道InSAR震间形变速率场拼接方法[J]. 地震地质, 2022, 44(5): 1172-1189. |
[5] | 张国庆, 祝意青, 梁伟锋. 青藏高原东缘扶边河断裂周边地壳密度及垂向构造应力特征[J]. 地震地质, 2022, 44(3): 578-589. |
[6] | 郭树松, 祝意青, 徐云马, 刘芳, 赵云峰, 张国庆, 朱辉. 汶川地震前失稳过程的重力场观测证据[J]. 地震地质, 2021, 43(6): 1368-1380. |
[7] | 汪健, 申重阳, 孙文科, 谈洪波, 胡敏章, 梁伟锋, 韩宇飞, 张新林, 吴桂桔, 王青华. 红河断裂带北、 中段近期重力变化及深部变形[J]. 地震地质, 2021, 43(6): 1537-1562. |
[8] | 刘东, 郝洪涛, 王青华, 郑秋月, 黄江培. 2021年云南漾濞MS6.4地震前重力变化[J]. 地震地质, 2021, 43(5): 1157-1170. |
[9] | 谈洪波, 王嘉沛, 杨光亮, 陈正松, 吴桂桔, 申重阳, 黄金水. 2021年玛多MS7.4地震的震后效应模拟[J]. 地震地质, 2021, 43(4): 936-957. |
[10] | 张新林, 汪健, 胡敏章, 王嘉沛, 李忠亚, 张毅. 2010-2020年云南及周缘绝对重力变化特征[J]. 地震地质, 2021, 43(4): 972-983. |
[11] | 韦进, 郝洪涛, 韩宇飞, 胡敏章, 江颖, 刘子维. 基于连续重力台观测的玛多MS7.4地震的同震重力变化特征[J]. 地震地质, 2021, 43(4): 984-998. |
[12] | 邹正波, 张毅, 谈洪波, 崔立鲁, 尹鹏, 吴桂桔. 利用重力卫星研究青海玛多及云南漾濞地震周边2002-2021年重力变化[J]. 地震地质, 2021, 43(4): 999-1012. |
[13] | 刘瑞春, 张锦, 郭文峰, 陈慧, 郑亚迪, 成诚. 鄂尔多斯块体东南缘现今的变形特征与构造模式探讨[J]. 地震地质, 2021, 43(3): 540-558. |
[14] | 代成龙, 张玲, 梁诗明, 张克亮, 熊小慧, 甘卫军. 中亚塔拉斯-费尔干纳断裂现今的走滑速率及其分段变化特征——基于GPS观测的深究[J]. 地震地质, 2021, 43(2): 263-279. |
[15] | 朱爽, 梁洪宝, 魏文薪, 李经纬. 天山地震带主要活动断层现今的滑动速率及其地震矩亏损[J]. 地震地质, 2021, 43(1): 249-261. |
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