超导重力数据检测到的2011年日本东北大地震(Mw 9.0)震前重力异常及同震重力变化

高精度的超导重力数据已广泛应用于地球动力学的研究,对大地震前重力异常和同震重力变化的探测有助于震源机制和地震预警的研究,同时高精度的同震观测数据可用于断层滑动模型的反演。本文利用日本、中国及欧洲7个超导台站2011年3月的秒采样数据研究日本东北大地震(M_(w) 9.0)产生的重力变化,经潮汐、气压、漂移等预处理改正后,得到改正后的重力变化。对比同时段日本岛附近发生的2861次M_(b)≥4级地震,分析滤波后的重力变化数据,排除非主震的影响,发现0.12 Hz≤f≤0.18 Hz频段显示了明显的震前重力异常扰动信息,所有台站在震前89 h均开始出现重力异常扰动,Medicina站的震前最大异常扰动振幅达到28×10^(-8) m/s^(2)。另外,利用球形位错理论及地震的CMT解计算得到的地表同震重力变化理论值与超导重力观测值非常接近,同震重力变化绝对值与震中距成反比,近场站点的观测值比远场站点更接近于理论计算值,前者可作为断层反演的约束条件。

基于最大切应变的震前GRACE重力异常信息提取方法

地震的发生与地壳构造运动密切相关,而地壳构造运动会造成地下介质密度的改变,从而导致地球重力场发生变化。GRACE重力卫星所提供的全球时变重力场数据可用于发现大地震的震前重力异常。然而,GRACE数据中存在的南北条带噪声严重干扰震前异常信息的提取。目前常用的高斯滤波等处理方法在抑制噪声的同时,也削弱了有价值的重力异常信号。为此,文中提出了一种基于最大切应变的震前重力异常信息提取方法。该方法通过计算扰动引力位的2阶梯度对南北条带噪声进行压制,并基于地壳形变理论得到最大切应变以获取重力的变化信息。最后,利用最大切应变的偏移指数K进一步探究震前重力异常的时空演变规律。文中以汶川地震和尼泊尔地震为例,采用上述方法完成震前重力异常信息提取,并进行了断裂带的震前构造活动分析。结果显示,在震前半年内,发震断裂带上出现了与断裂带空间展布一致的大面积重力异常区,且最大异常值出现在震中距50km范围内,而在非震期并未出现异常现象。此外,经分析发现,与传统方法相比,本文方法对重力场的异常信息提取能力更强,这为利用GRACE数据认识大地震的动力机制提供了新思路。

Study of the Gravity Changes before and after the Jingtai M_S5.9 Earthquake

By systematically analyzing the data of gravity reiteration in the Hexi region and taking a dynamic viewpoint, we have studied the evolution characters of gravity field during the preparation-occurrence of the Jingtai M S5.9 earthquake of June 6, 2000. The patterns of dynamic change of the gravity field clearly reflected how the gravity field evolved from the quasi-homogeneous state to non-homogeneous state for earthquake preparation and then the earthquake occurred. Besides, we have also studied the relation between the characteristic gravity change and strong earthquake activity.