Study on the Evolution Characteristic of Gravity Field in Fujian Province and Xianyou M L 5.2Earthquake
XU Li ,HE Wanping ,ZHOU Hongwei ,ZHAN Hui ,XU Yixi ,HONG Pengxin
(Xiamen Research Center of Seismology Survey ,Xiamen 361021,China )
Abstract :Based on the mobile gravity measurement data in Fujian area from 2008to 2017,the paper analyzed the temporal-spatial evolution of gravity field in Fujian area ,focused on the cumulative changes of gravity field and the time variations of gravity point values of measuring points near the epicenter before Xianyou M L 5.2
earthquake in 2013,and discussed the relationship between gravity field and earthquake.The results show that the gravity field in Fujian area varied significantly with gradually increasing trend.Before the occurrence of the Xianyou earthquake ,the gravity positive and negative high values on both sides of the Shaxian -Nanri fault
changed abnormally ,and there was a turning abnormality in the gravity value of the measuring points near the epicenter
Keywords :Gravity field ;Gravity anomaly ;Xianyou earthquake
收稿日期:2018-03-15
作者简介：徐立(1989-)，男，工程师，主要从事地球物理、重力研究。E-mail :389218117@qq. 徐
立，何万平，周红伟，占
惠，许仪西，洪鹏欣
(厦门地震勘测研究中心，厦门361021冤
第39卷第1期2019年03月
华南地震
Vol.39,NO.1Mar.,2019
摘要：对福建地区2008—2017年的流动重力复测资料进行系统整理和分析，从重力场时空变化角度分析了福 建地区重力场演变特征，并重点研究了2013年仙游M L 5.2级地震前区域重力场累积变化和震中附近测点重力
点值时序变化，探讨了重力场变化与地震的关系。研究发现：福建地区重力场变化显著，且呈现逐渐增强态势；仙游地震发生前，沙县—南日岛断裂两侧重力正、负高值异常变化，震中附近测点重力值存在转折异常。关键词：重力场；重力异常；仙游地震中图分类号:P315.726
文献标志码:A
文章编号:1001-8662(2019)01-0076-10
DOI ︓10.13512/j.hndz.2019.01.013徐立，何万平，周红伟，等.福建重力场演变特征与仙游M L 5.2级地震研究[J].华南地震,2019,39(1):76-85.[XU Li ,HE Wanping ,ZHOU
Hongwei ,et al.Study on the Evolution Characteristic of Gravity Field in Fujian Province and Xianyou M L 5.2Earthquake[J].South China journal of seismology ,2019,39(1):76-85]
第1期
0引言
地球重力场是基本的地球物理场之一，它与地球形状和内部密度结构密切相关。在地震孕育过程中，随着震源区应力的不断积累，导致地面点的空间位置变化，此外，应变将伴生地壳介质密度的变化，所有这些都将导致地面重力场的变
化[1]。通过重力异常变化来获取地球内部的物理机制，探讨不同时空重力场异常变化与地震孕育的关系。
国内学者做过一些福建地区重力场及其与地震活动相关性的研究工作。梁全强等[2]进行了台湾海峡西岸重力场变化梯度场图像分析；许仪西等
[3]
讨论过福建东南沿海重力场演变特征及其与地震
的关系；周红伟等[4]研究了福建地区综合场地的重力资料。本文在前人的基础上，首次研究了福建地区2008年新的流动重力测网建立以来的重力场演化特征。
经过多年的流动重力观测，福建地区获得了较丰富的重力场变化资料。本文依据2008—2017年福建省流动重力的复测资料，进行了较为系统的处理与分析，总结了近年来全省的重力场演化
特征，并重点对2013年仙游M L 5.2级地震的震前重力场变化特征进行研究。
1测区概况与资料处理
1.1测区地震构造环境
福建及其沿海地区的地震活动，无论历史上或现今均在我国东南沿海较为突出，其频次和强度都居华南较高水平。福建地区地震活动较为突出，是与其所处的地震地质构造背景有关。就板块构造而言，福建位于欧亚板块的东南部，地处太平洋板块向欧亚大陆板块俯冲碰撞带的内侧。区内从沿海到内陆活动断裂带贯穿全省，具有构造规模大、延伸长、切割深和活动性强等特点[5]。
福建省地质构造格局主要受三条近NNE —NE
向展布的断裂带控制(图1)，自东至西有长乐—诏安断裂、政和—海丰断裂、邵武—河源断裂，这几条断裂规模较大，贯穿全省并延伸至广东省；此外自北至南还存在多条NNW —NW 向断裂带：闽江断裂、沙县—南日岛断裂、永安—晋江断裂、九龙江断裂、上杭—云霄断裂等，这些断裂部位交错构成了福建省内陆的发震构造。福建地区的构造应力场主压应力轴方向为NW 方向，但存在一定的区域差异，其中在福建北部主要方向为
NNW 方向，南部为NWW 至近EW 方向[6]。图1福建省地震构造图
Fig.1Seismotectonic map of Fujian
province
徐立等：福建重力场演变特征与仙游M L 5.2级地震研究
77
39卷
华南地震表1福建地区流动重力测量信息
Table1The gravity measurement information of Fujian area
观测时间/年-月仪器型号点值精度/10-8m ·s 2
2008-11~2008-12G854/G10037.5
2009-04~2009-06C217/C23011.72009-10~2009-12C230/C36911.02010-06~2010-07C230/C3699.12010-11~2010-12C230/C36911.52011-05~2011-06C230/C36910.12011-11~2011-12C230/C36910.42012-04~2012-05C511/C8148.02012-09~2012-10
C511/C814
8.3图2福建省流动重力测点点位变化图
Fig.2Changes of mobile gravity points in Fujian
province
(a )2008年前
(b )2008年后
断裂、邵武—河源断裂等主要活动断裂。1.3测区资料处理
本文采用了2008—2017年的流动重力复测资料，观测资料的处理采用中国地震局实用化攻关推广的应用软件(LGADJ )进行，采用统一起算基准的整体拟稳平差计算方法：选取测区中5个比较稳定的点位(图2b )作为统一起算拟稳基准，拟稳点之间重力变化差异较小，反映的重力场合理。通过对18期观测资料的平差处理，得到各期流动重力资料观测的点值精度(表1)，均值为8.98*10-8
m ·s 2，达到较高水平。
从第四世纪以来断裂活动有所增强，特别是NE 向与NW 向断裂的交汇处，地震活动尤其明显，其中长乐—诏安沿海断裂带是福建地区地震的高频地带。
1.2测区流动重力测网概况
福建省于2008年建成新的重力测网，扩大了
监测范围，基本上覆盖了全省，共计217个测点,248个测段(图2b )，改变了原来重力测网只布设
在福建东南沿海长乐—诏安断裂带和闽赣环的格局(图2a )，网型的加密一定程度上提升了对中小地震的监测能力。测点在闽东南沿海区域分布较为密集，测段跨越长乐—诏安断裂、政和—海丰
(转下表)
78
xjw>郝水第1期正值变化范围扩大、变化幅度增强，政和—海丰断裂带北段南平市以东区域正值变化大幅增强；闽西南区域重力负异常累积变化也明显增强。
(3)2017-04~2008-12期间(图3c )，重力场变化基本维持图3b 分布特征，变化幅度在-80~+100ugal 以内，但闽北区域重力场变化更加剧烈，闽西北区域正值变化有所增强，闽西南区域重力负异常变化有所缓和。重力异常变化的零值线沿NE 方
向偏移。
满儿重力变化与介质密度变化和地下物质运移有关，表现到地表则与地壳形变有着密切关系。图4为近年来福建地区GPS 连续观测的主应变图像，整体以政和—海丰断裂带为界，从西向东，由张应变较大转为压应变较大。主应变变化趋势与重力场的累积变化趋势存在一定的对应关系。闽北重力高值区域对应压性应力场，该区域持续增强的重力正异常变化可能是由于该区局部应力应变积累，构造活动加剧，深部物质向该区迁移，局部区域密度增高引起的；闽西南重力低值区域对应张性应力场，该区域呈现拉张膨胀状态，随着应力积累局部应变持续增大，地下岩石的破裂扩展，从而引起体积增大密度减小，体现为重力负异常变化。
2.2重力场点值时序变化
重力点值的时序变化能较客观地反映区域重力场的变化，特别是具有一定趋势性和一定异常幅度的测点[3]。
通过对研究区域2008年以来重力复测资料的整理，排除人为改点造成的影响，统计了2008—2017年间累积重力异常幅度较大的测点数(本文根
2福建省重力场演变特征
反映重力场的变化有两种方式：一是测区重力场的平面变化图，注重区域性、持续性和异常幅度；二是重力点值的时序变化图，注重趋势性、持续性。这两种方式都能直观的反映测区重力场的时间、空间和强度变化，从图中能较好地分辨出重力场的变化特征。本章就从这两种方式入手，通过分析福建地区多年尺度的重力场累积变化和部分重力点值的时序变化，揭示福建地区2008年新测网建成以来的重力场演变特征。2.1重力场累积变化
电解质饮料重力场累积变化图像能较好地反映近来年福建地区流动重力的区域性和持续性变化。笔者以
2008年福建测网观测资料为对比基准，分别绘制
了2011-06~2008-12、2014-04~2008-12、2017-04~2008-12三幅多年尺度的流动重力累积变化图像(图3)。从图3可以看出，福建地区重力场累积变化分区特性明显，主要以沙县—南日岛断裂带
(三明—莆田市一线)为界，闽北重力场为正变化，闽西南为负变化，重力场整体呈现逐渐增强态势。(1)2011-06~2008-12期间(图3a )，研究区自北向南表现出正负相间的格局，整体呈南负北正
分布特征，变化幅度在-70~+70ugal 以内，相对平缓。长乐—诏安断裂带南北两段存在明显重力场梯度变化，沙县—南日岛断裂三明地区存在重力场正负差异变化，接近重力零值线区域。
(2)2014-04~2008-12期间(图3b )，重力场变化较图3a 有所增强，变化幅度在-90~+90ugal 以内，重力场分区特征更加显著。闽北区域重力场
(续表1)
观测时间/年-月仪器型号点值精度/10-8m ·s 2
2013-04~2013-05C511/C8147.92013-07~2013-08C511/C8147.92014-02~2014-04C526/C8147.72014-07~2014-08C526/C8148.02015-03~2015-04C526/C814
9.12015-08~2015-09C814/C13168.42016-03~2016-05C814/C13168.12016-08~2016-09C814/C13168.82017-02~2017-04
C814/C13168.2
徐立等：福建重力场演变特征与仙游M L 5.2级地震研究
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39卷
华南地震(a )2011-06~2008-12(b )2014-04~2008-12
据流动重力测量期变限差30ugal 的原则以及对福建地区历年重力值的综合统计分析，选取了累积变化值超±70ugal 的测点作为异常幅度较大点)，共计32个。通过对这些重力异常点位进行环境干扰分析发现，仅龙岩地区一个测点因市政施工开
图3福建省重力累积变化图
Fig.3Cumulative changes of gravity field in Fujian province
燃烧着心中不灭的光(c )2017-04~2008-12
挖地下汽车隧道造成环境有变，其余点位环境均无明显变化，但考虑到其中小部分测点靠近福建沿海，且重力复测时间的不统一，涨潮退潮可能对重力值有一定影响。但是重力上升点和下降点反映的整体变化趋势仍值得参考。
从这些测点的分布情况图(图5)可以看出，以沙县—南日岛断裂为界，闽北、闽南地区异常幅度较大重力点值趋势变化不同，与福建地区重力场变化整体呈南负北正分布的特征对应。闽北地
区的正变化异常点主要集中在闽江断裂东段与长乐—诏安断裂泉州中段交汇处以及长诏断裂北段宁德地区；闽南地区的负异常点主要集中在政和—海丰断裂南段闽西南龙岩区域以及长乐—诏安断裂南段漳州南区域。
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