青藏高原東北緣是青藏高原向大陸內(nèi)部擴(kuò)展的前緣部位，該地區(qū)構(gòu)造變形與地震活動(dòng)顯著，一直受到國內(nèi)外地學(xué)家高度重視，是2008年汶川8.0級(jí)地震之后最有可能發(fā)生大震的地區(qū)之一。重力場(chǎng)變化對(duì)認(rèn)識(shí)強(qiáng)烈地震孕育、發(fā)生和發(fā)展的深層過程具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。重力場(chǎng)的時(shí)空動(dòng)態(tài)變化能較好地反映深部物質(zhì)運(yùn)移與地殼密度變化等構(gòu)造活動(dòng)信息，重力場(chǎng)隨時(shí)間變化與地震的形成和發(fā)展有著內(nèi)在聯(lián)系。因此，對(duì)青藏高原東北緣及鄰區(qū)重力場(chǎng)變化進(jìn)行系統(tǒng)深入研究，進(jìn)而對(duì)區(qū)內(nèi)重力場(chǎng)的時(shí)空動(dòng)態(tài)演化特征與規(guī)律、地震孕育發(fā)生過程中的前兆表現(xiàn)及重力變化機(jī)制有一個(gè)較為客觀的認(rèn)識(shí)，無論從地震預(yù)報(bào)角度還是從地球動(dòng)力學(xué)的角度來看，都具有十分重要的意義。
在國家自然科學(xué)基金會(huì)、地震聯(lián)合基金會(huì)和中國地震局地震監(jiān)測(cè)、預(yù)測(cè)、科研三結(jié)合課題的支持下，“青藏高原東北緣重力變化及機(jī)理研究”項(xiàng)目組在青藏高原東北緣及鄰區(qū)開展重力場(chǎng)時(shí)空變化特征及機(jī)理研究，旨在揭示青藏高原東北緣區(qū)域重力場(chǎng)演化特征與規(guī)律、重力場(chǎng)的異常變化與強(qiáng)震孕育發(fā)生的關(guān)系，并探索其地震危險(xiǎn)性含義，為人類攻克地震預(yù)報(bào)難關(guān)積累方法經(jīng)驗(yàn)。該項(xiàng)目由中國地震局第二監(jiān)測(cè)中心承擔(dān)完成，主要完成人有祝意青、梁偉鋒、徐云馬、胡斌、郭樹松、朱桂芝、劉芳。項(xiàng)目成果獲2012年度陜西省測(cè)繪科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)、中國測(cè)繪學(xué)會(huì)2013年測(cè)繪科技進(jìn)步三等獎(jiǎng)。
一、項(xiàng)目完成情況
項(xiàng)目組對(duì)青藏高原東北緣積累的大量絕對(duì)重力與相對(duì)重力觀測(cè)資料進(jìn)行系統(tǒng)整理與分析，在此基礎(chǔ)上研究區(qū)域重力場(chǎng)演化特征與規(guī)律，結(jié)合區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造特點(diǎn)深入研究具有動(dòng)力學(xué)含義的重力場(chǎng)異常變化與強(qiáng)震孕育發(fā)生的關(guān)系；根據(jù)連續(xù)介質(zhì)變形–重力變化理論關(guān)系，利用有限元數(shù)字模擬技術(shù)，研究該區(qū)地表微動(dòng)態(tài)變化對(duì)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的作用及重力變化機(jī)理；探索以重力為主體結(jié)合地殼形變、地質(zhì)構(gòu)造和地震活動(dòng)性等資料進(jìn)行地殼運(yùn)動(dòng)及蘊(yùn)含其中的地震孕育過程、中短期地震前兆機(jī)理等方面的研究，尤其注重將觀測(cè)資料與研究成果及時(shí)運(yùn)用到地震預(yù)測(cè)實(shí)踐中得到驗(yàn)證，對(duì)近年來發(fā)生的四川汶川Ms8.0級(jí)、新疆于田Ms7.3級(jí)、云南姚安Ms6.0級(jí)等地震都進(jìn)行了基本正確的中期預(yù)測(cè)，尤其是強(qiáng)震發(fā)生地點(diǎn)的預(yù)測(cè)，這在地震三要預(yù)測(cè)中尤為重要。
項(xiàng)目在重力場(chǎng)動(dòng)態(tài)變化的理論和方法以及在地震中期預(yù)測(cè)方面，都取得了一些研究成果，獲得了不同時(shí)空尺度的重力場(chǎng)動(dòng)態(tài)變化圖像，給出青藏高原東北緣重力場(chǎng)演化特征與規(guī)律、重力場(chǎng)異常變化與強(qiáng)震孕育發(fā)生的關(guān)系，可為未來強(qiáng)震預(yù)測(cè)研究提供技術(shù)支持，為青藏高原大陸變形動(dòng)力學(xué)研究提供重要依據(jù)。主要技術(shù)指標(biāo)絕對(duì)重力觀測(cè)精度優(yōu)于±5×
二、主要技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)
1．對(duì)我國“零散分布”的地震重力監(jiān)測(cè)網(wǎng)進(jìn)行整體優(yōu)化改造，在重力網(wǎng)布局思路上有所創(chuàng)新，為中國大陸成場(chǎng)分布的地表重力場(chǎng)監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)工作奠定了重要基礎(chǔ)。其研究成果對(duì)汶川地震后中國大陸成場(chǎng)、成網(wǎng)分布的綜合地球物理場(chǎng)流動(dòng)觀測(cè)工作起到了積極的促進(jìn)作用。
2．提出顧及斷層構(gòu)造活動(dòng)的區(qū)域重力場(chǎng)動(dòng)態(tài)變化圖像分析方法，系統(tǒng)分析研究青藏高原東北緣不同時(shí)空尺度的區(qū)域重力場(chǎng)動(dòng)態(tài)圖像演化特征與規(guī)律，開展多時(shí)空尺度重力異常信息的時(shí)空關(guān)聯(lián)分析，提取重力異常變化信息。
3．提出利用不同時(shí)空尺度的重力場(chǎng)時(shí)空動(dòng)態(tài)變化研究強(qiáng)震活動(dòng)，進(jìn)行重力異常識(shí)別，判斷重力場(chǎng)變化的正常態(tài)與異常態(tài)時(shí)，不僅要看到重力變化圖像反映的非均勻程度，還要分析重力變化的演變過程與變化趨勢(shì)，注意到重力場(chǎng)變化與布格重力背景場(chǎng)的關(guān)系，在重力場(chǎng)動(dòng)態(tài)研究方法手段上有所創(chuàng)新，總結(jié)提出了利用重力場(chǎng)變化資料進(jìn)行地震危險(xiǎn)性和危險(xiǎn)地點(diǎn)預(yù)測(cè)的經(jīng)驗(yàn)方法，包括重力場(chǎng)變化對(duì)地震的前兆反映能力，強(qiáng)震孕育發(fā)生過程重力異常特征（重力變化的異常形態(tài)、變化量級(jí)和異常持續(xù)時(shí)間與地震發(fā)生的相關(guān)關(guān)系）等。利用重力資料對(duì)2008年四川汶川8.0級(jí)、新疆于田7.3級(jí)等地震進(jìn)行了基本正確的中期預(yù)測(cè)。
4．開展震后重力效應(yīng)研究，將重力異常變化分為震后調(diào)整變化、同震及震后效應(yīng)、繼承性新異常和新異常四種，研究總結(jié)出震后重力變化的規(guī)律性新認(rèn)識(shí)，并對(duì)青藏高原東北緣及鄰區(qū)多次強(qiáng)震后的地震趨勢(shì)做出了正確的判定。
5．開展形變–重力變化關(guān)系機(jī)理的數(shù)值模擬和數(shù)值積分研究工作，研究了地殼密度變形和位移對(duì)地表重力變化的影響，地表重力變化與布格重力異常空間相關(guān)性的物理力學(xué)機(jī)理，從深部動(dòng)力過程研究汶川8.0級(jí)地震前后重力變化特征，揭示了汶川地震重力變化成因。
三、成果推廣應(yīng)用情況
成果已應(yīng)用于我國重力基準(zhǔn)的穩(wěn)定性研究、中國綜合地球物理場(chǎng)觀測(cè)、地震重力監(jiān)測(cè)、地球重力場(chǎng)動(dòng)態(tài)變化研究等相關(guān)項(xiàng)目。國內(nèi)外地震學(xué)家對(duì)2008年汶川Ms8.0級(jí)地震相關(guān)的研究大量引用了該項(xiàng)目的研究成果。項(xiàng)目研究成果還在陜西、四川、云南、甘肅、寧夏、青海和新疆等地震預(yù)報(bào)中心得到推廣應(yīng)用，直接服務(wù)于我國西部防震減災(zāi)事業(yè)。
四、社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益
利用重力測(cè)量技術(shù)監(jiān)測(cè)研究地殼運(yùn)動(dòng)及其與地震孕育發(fā)生過程的關(guān)系，一直受到國內(nèi)外地學(xué)界的重視。國內(nèi)外不少學(xué)者都以實(shí)際資料為基礎(chǔ)對(duì)重力異常機(jī)理進(jìn)行了多方面的研究，但有關(guān)重力場(chǎng)異常變化與強(qiáng)震孕育發(fā)生關(guān)系的研究很少，只有中國開展了這方面的研究工作。青藏高原東北緣重力變化及機(jī)理研究是一套完整的重力網(wǎng)布局、重力測(cè)量數(shù)據(jù)處理、重力變化分析與解釋的系統(tǒng)研究，拓展了重力場(chǎng)動(dòng)態(tài)變化的理論和方法，具有多項(xiàng)創(chuàng)新，達(dá)到國內(nèi)、國際領(lǐng)先水平，為重力場(chǎng)動(dòng)態(tài)變化分析與解釋打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。成果已應(yīng)用于我國重力基準(zhǔn)的穩(wěn)定性研究、中國綜合地球物理場(chǎng)觀測(cè)以及我國西部的地震趨勢(shì)預(yù)測(cè)等領(lǐng)域，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。
