南天山—帕米爾地區(qū)近期重力場(chǎng)動(dòng)態(tài)變化特征

艾力夏提·玉山 劉代芹 李杰 王曉強(qiáng) 李瑞 阿卜杜塔伊爾·亞森 李桂榮 陳麗 朱治國(guó)

摘要：利用2014～2016年南天山—帕米爾地區(qū)5期流動(dòng)重力觀測(cè)資料，分析該地區(qū)半年和一年尺度重力變化特征，探討了地震孕育發(fā)生與重力場(chǎng)變化特征的關(guān)系。結(jié)果表明：南天山—帕米爾地區(qū)半年和一年尺度重力變化量分別為（10～20）×10-8m·S-2和（20～30）×10-8m·s-2，重力場(chǎng)變化有明顯的分區(qū)特征，塔里木盆地較多表現(xiàn)出重力正值變化，南天山和帕米爾地區(qū)正負(fù)值變化交替出現(xiàn)。重力場(chǎng)變化能較好地反映該地區(qū)地震孕育和發(fā)生過(guò)程，地震發(fā)生前，在震中附近地區(qū)的重力變化值出現(xiàn)上升的趨勢(shì)。在孕震區(qū)及附近地區(qū)出現(xiàn)重力變化高梯度帶，并伴隨有重力變化零線，且地震多發(fā)生在重力變化正值集中區(qū)的零線附近。

關(guān)鍵詞：南天山—帕米爾地區(qū)；流動(dòng)重力；重力場(chǎng)特征；地震孕育

中圖分類號(hào)：P312.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1000-0666（2018）01-0082-08

0 引言

地震前后地下應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)的變化會(huì)改變地表重力場(chǎng)的分布，陳運(yùn)泰等（1980）研究發(fā)現(xiàn)，1975年海城地震和1976年唐山地震前后的重力場(chǎng)變化不僅是由高程變化所引起，高程變化無(wú)法解釋這么大量級(jí)的重力場(chǎng)變化分布，由此提出了地球深部物質(zhì)遷移的可能性，并認(rèn)為地球內(nèi)部物質(zhì)遷移導(dǎo)致地殼密度的變化，從而改變地表重力場(chǎng)分布，最早提出了“物質(zhì)運(yùn)移”的概念用于解釋地震前觀測(cè)到的重力場(chǎng)變化的物理機(jī)制。因受到板塊運(yùn)動(dòng)的作用，加上地殼物質(zhì)物理性質(zhì)的差異性，不同區(qū)域地殼物質(zhì)受到不同程度的應(yīng)力作用，這種因應(yīng)力狀態(tài)的變化而引起的地球內(nèi)部物質(zhì)運(yùn)移的重新分布會(huì)改變地表重力場(chǎng)的分布格局。由于地球內(nèi)部的密度不一樣，地殼內(nèi)物質(zhì)受到的重力作用也不一樣，這必然引起地殼內(nèi)部的能量積累的不平衡，同時(shí)在應(yīng)力作用下的地殼內(nèi)物質(zhì)運(yùn)移在受到阻擋后，形成擠壓、推覆、逆沖與走滑構(gòu)造，為地震的孕育和發(fā)生創(chuàng)造條件。流動(dòng)重力測(cè)量反映的是區(qū)域重力場(chǎng)的非潮汐變化信息，地殼內(nèi)部的物質(zhì)遷移、地殼構(gòu)造和地震的形成過(guò)程等都可以在流動(dòng)重力復(fù)測(cè)結(jié)果中反映出來(lái)，地表重力場(chǎng)的變化則能較好地反映地殼厚度的差異、地殼密度的變化和深部物質(zhì)遷移等構(gòu)造活動(dòng)信息（陳石等，2011；賈民育，詹潔輝，2000；祝意青等，2001。系統(tǒng)分析地震前后重力場(chǎng)時(shí)空變化特征，對(duì)認(rèn)識(shí)地震的孕育發(fā)生規(guī)律、捕捉地震前兆、開(kāi)展中強(qiáng)地震預(yù)測(cè)的應(yīng)用研究具有現(xiàn)實(shí)意義（祝意青等，2013）。本文擬利用2014-2016年的流動(dòng)重力觀測(cè)資料，分析南天山—帕米爾地區(qū)重力場(chǎng)分布變化及其與地震的關(guān)系。

1 測(cè)區(qū)概況及數(shù)據(jù)處理

1.1 測(cè)區(qū)概況

南天山—帕米爾地區(qū)位于新疆西南部，地處于南天山、西昆侖及塔里木盆地3大地質(zhì)構(gòu)造單元交匯處，在印度板塊與歐亞板塊的俯沖碰撞作用下，帕米爾的陸內(nèi)俯沖和變形作用非常強(qiáng)烈（Molnar，1988）。地質(zhì)學(xué)及GPS研究結(jié)果表明歐亞大陸巖石圈深部向帕米爾俯沖至少有200km，使帕米爾地區(qū)地殼厚度比其它區(qū)域平均地殼厚度大2倍（汪素云等，1992；樓小挺等，2007）。南天山地區(qū)受到帕米爾高原沿其北緣的帕米爾推覆構(gòu)造帶往北俯沖到歐亞大陸之上的影響，向南俯沖到穩(wěn)定的塔里木塊體北緣之上，該地區(qū)現(xiàn)今的縮短速率達(dá)到19～20mm/a（Abdrakhmatov，1996；王琪等，2000），相當(dāng)于印度板塊向北移動(dòng)速率的一半（Motnar，1988）。在印度板塊向北俯沖的作用下，西昆侖、帕米爾構(gòu)造帶等地區(qū)形成了一系列的向北凸出的弧型推覆構(gòu)造，這些弧型推覆構(gòu)造在東西兩側(cè)由正向逆沖漸變?yōu)樾睕_—走滑大斷裂，顯示出東側(cè)右旋、西側(cè)左旋的斷層活動(dòng)特征。弧型推覆構(gòu)造的東側(cè)、NW走向的逆斷層與斜切天山NW向的塔拉斯—費(fèi)爾干那深大右旋走滑逆沖斷裂帶、NW向的西昆侖北緣走滑斷裂構(gòu)造在新疆烏恰地區(qū)交匯（陳杰等，1997）。這些活動(dòng)構(gòu)造特征致使南天山一帕米爾地區(qū)成為整個(gè)新疆地區(qū)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)最強(qiáng)烈的地區(qū)之一，該地區(qū)經(jīng)常發(fā)生中強(qiáng)地震，如1902年阿圖什8級(jí)地震，1985年烏恰7級(jí)地震，1998年阿圖什6.9級(jí)地震，2008年烏恰6.8級(jí)地震等。2013-2016年在測(cè)區(qū)內(nèi)共發(fā)生了5次MS≥5地震（圖1），包括2013年3月阿圖什MS5.1地震、2013年12月柯坪MS5.3地震、2014年7月麥蓋提M55.1地震、2015年1月阿圖什MS5.0地震和2015年7月皮山MS6.5地震。

1.2 數(shù)據(jù)選取與處理

隨著“中國(guó)地殼運(yùn)動(dòng)觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)工程”在新疆地區(qū)的開(kāi)展，新疆地震局于2005年在南天山喀什—伽師及鄰近地區(qū)建立了由40個(gè)流動(dòng)重力監(jiān)測(cè)點(diǎn)構(gòu)成的重力觀測(cè)網(wǎng)，并從2005年開(kāi)始每年至少進(jìn)行2期重復(fù)觀測(cè)（王曉強(qiáng)等，2007）。為了更好掌握南天山地區(qū)流動(dòng)重力場(chǎng)變化趨勢(shì)，2007年新疆地震局在原有的喀什—伽師監(jiān)測(cè)網(wǎng)基礎(chǔ)上，把監(jiān)測(cè)范圍擴(kuò)展到烏什、柯坪、阿克蘇一帶。2013年再次擴(kuò)展南疆監(jiān)測(cè)網(wǎng)，在阿克蘇、喀什、和田等地區(qū)埋設(shè)35個(gè)流動(dòng)重力監(jiān)測(cè)點(diǎn)，形成了覆蓋南天山、西昆侖、帕米爾高原以及塔里木盆地部分地區(qū)的流動(dòng)重力觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)。

本文選取2014-2016年新疆地震局觀測(cè)的5期南天山—帕米爾地區(qū)流動(dòng)重力數(shù)據(jù)，研究范圍包括（75°～83°E，37°～42°N），覆蓋阿克蘇地區(qū)、克州地區(qū)、喀什地區(qū)以及和田部分地區(qū)（圖1），總面積約1.95×105km2。野外觀測(cè)均使用2臺(tái)CG5型高精度重力儀，野外記錄與計(jì)算均采用中國(guó)地震局地震研究所提供的掌上電腦程序“重力測(cè)量電子記簿系統(tǒng)”，所有測(cè)段自差互差符合規(guī)范要求，即往返測(cè)自差小于25×10-8m·s-2，互差小于30×10-8m·s-2。平差計(jì)算采用中國(guó)地震局攻關(guān)軟件LGADJ。在平差計(jì)算時(shí)，利用庫(kù)車和塔什庫(kù)爾干2個(gè)點(diǎn)的絕對(duì)重力值進(jìn)行約束經(jīng)典平差，在平差計(jì)算時(shí)，采用降權(quán)或粗差剔除等方法對(duì)誤差比較大的測(cè)段進(jìn)行了優(yōu)化，絕對(duì)重力資料觀測(cè)結(jié)果以（3～5）×10-8m·s-2精度定權(quán)（劉代芹等，2015）。最終計(jì)算結(jié)果顯示，各期結(jié)果的點(diǎn)值精度為（6～9）×10-8m·s-2，任意2期結(jié)果獲得的重力變化精度為（7～10）×10-8m·s-2，解算精度均滿足重力場(chǎng)變化研究的需要。基于平差結(jié)果，計(jì)算半年尺度和一年尺度的重力變化量，最后利用Kriging插值法對(duì)重力變化量數(shù)據(jù)進(jìn)行內(nèi)插計(jì)算得到整個(gè)研究區(qū)重力場(chǎng)變化等值線圖。

2 重力場(chǎng)變化特征分析

2.1 重力場(chǎng)變化特征

本文根據(jù)平差數(shù)據(jù)計(jì)算結(jié)果，分別繪制了2014-2016年的半年尺度和一年尺度重力場(chǎng)變化圖像。

2.1.1 半年尺度重力場(chǎng)變化特征

從2014年4-9月（圖2a）的重力場(chǎng)變化圖中可以看出，研究區(qū)域重力場(chǎng)呈現(xiàn)出大范圍的負(fù)值區(qū)域，重力零線分布在喀什、阿合奇附近地區(qū)，在塔什庫(kù)爾干和烏恰地區(qū)也出現(xiàn)了小范圍的重力零線，在塔里木盆地中部地區(qū)表現(xiàn)為重力場(chǎng)正值變化區(qū)。在重力場(chǎng)變化的高梯度帶和穿過(guò)喀什、阿合奇的零線附近（40.2°N，77.3°E）于2015年1月10日發(fā)生了阿圖什MS5.0地震。

圖2b為2014年9月—2015年4月測(cè)區(qū)重力場(chǎng)變化圖，與圖2a對(duì)照分析可以看出，重力場(chǎng)變化出現(xiàn)大規(guī)模的正負(fù)調(diào)整變化，這是由 2014年7月9日麥蓋提MS5.1地震所導(dǎo)致。西昆侖、阿克蘇以北地區(qū)出現(xiàn)重力正值變化，而南天山西段、塔里木盆地中部等地區(qū)重力則呈現(xiàn)負(fù)值變化，表明西昆侖地區(qū)的地殼密度或地下物質(zhì)變化相對(duì)于西南天山地區(qū)有明顯的差異性。西昆侖地區(qū)以皮山地區(qū)為界，其東側(cè)為重力負(fù)值變化，西側(cè)為重力正值變化。2015年7月3日皮山MS6.5地震發(fā)生在重力高梯度帶和零線附近，該地震震中位于西昆侖山地隆起區(qū)與塔里木盆地過(guò)渡地帶，西昆侖山前分布多條活動(dòng)斷裂，在塔里木盆地邊緣地帶分布有澤普隱伏斷裂、皮山東南隱伏斷裂，此次地震微觀震中位于這2條隱伏斷裂之間。

通過(guò)2015年4月—2015年8月的重力場(chǎng)變化圖像（圖2c）可以看出，整個(gè)測(cè)區(qū)處于重力正值變化，除了烏恰地區(qū)出現(xiàn)重力變化高梯度帶以外，其他地區(qū)的重力變化量在20×10-8m·s-2以內(nèi)。西南天山地區(qū)沿著阿合奇、烏什和阿克蘇地區(qū)形成了重力零線閉合區(qū)域。從南天山—帕米爾地區(qū)的重力場(chǎng)變化情況來(lái)看，整個(gè)區(qū)域處于重力變化增強(qiáng)態(tài)勢(shì)。值得注意的是，在烏恰附近出現(xiàn)重力場(chǎng)高值集中區(qū)，變化量值達(dá)到80×10-8m·s-2。同時(shí)，烏恰高梯度帶附近出現(xiàn)重力零線，且其分布形態(tài)與該地區(qū)構(gòu)造特征基本一致。

2015年8月—2016年4月的觀測(cè)資料顯示（圖2d），在南天山西段、塔里木盆地以及西南天山與西昆侖交匯地區(qū)均出現(xiàn)重力正值變化，塔里木盆地南緣及西昆侖其它地區(qū)出現(xiàn)重力負(fù)值變化。南疆地區(qū)重力場(chǎng)以巴楚和烏恰為中心向南北逐步減弱，最后沿著阿克蘇、烏什—帶，以及塔什庫(kù)爾干、葉城一帶分別出現(xiàn)2條幾乎平行的零線。其中零線附近的烏什、阿合奇、烏恰、葉城、和田地區(qū)出現(xiàn)重力變化梯度帶。雖然在塔吉克斯坦和阿富汗地區(qū)發(fā)生了幾次7級(jí)地震，新疆境內(nèi)烏恰至塔什庫(kù)爾干地區(qū)的重力場(chǎng)異常有一定減弱，但最新重力數(shù)據(jù)結(jié)果顯不，該地區(qū)重力梯度帶依然存在，最大變化量約為40×10-8m·s-2，這很可能與2016年6月在吉爾吉斯斯坦境內(nèi)發(fā)生的MS6.7地震有關(guān)，該地震震中離烏恰、布倫口出現(xiàn)的異常區(qū)的直線距離約150km。

2.1.2 一年尺度重力場(chǎng)變化特征

2013年9月—2014年9月的重力場(chǎng)變化圖顯不（圖3a），重力場(chǎng)分布格局較清晰，南天山地區(qū)重力場(chǎng)處于不斷減小的變化過(guò)程，即為負(fù)值區(qū)域，根據(jù)重力場(chǎng)變化機(jī)理，表明了南天山地區(qū)受到了青藏高原、西昆侖構(gòu)造應(yīng)力的推擠，山體正處于不斷隆升的過(guò)程，這與利用InSAR和水準(zhǔn)資料研究的結(jié)果一致（喬學(xué)軍，郭利民，2007；工曉強(qiáng)等，2009；艾力夏提·玉山等，2015）。從重力零線的分布情況來(lái)看，在阿合奇以西地區(qū)重力變化呈現(xiàn)出小范圍的閉合的零線區(qū)域，在和田和庫(kù)車中間呈現(xiàn)出重力零線區(qū)域，2015年1-7月在該區(qū)域重力零線附近曾發(fā)生了2次5級(jí)以上中強(qiáng)地震，即2015年1月10月阿圖什MS5.0和2015年7月3日皮山MS6.5地震。

從2014年9月—2015年8月的重力場(chǎng)變化圖（圖3b）可以看出，與圖3a相比，該時(shí)段重力場(chǎng)出現(xiàn)了大面積的調(diào)整過(guò)程，且重力零線基本上沿著南天天山、昆侖山山體和塔里木盆地邊緣分布，表明該地區(qū)重力變化的機(jī)理與構(gòu)造分布特征基本一致。在烏恰附近地區(qū)出現(xiàn)重力變化集中區(qū)，變化量達(dá)到50×10-8m·s-2。另外，塔什庫(kù)爾干附近區(qū)域重力場(chǎng)也出現(xiàn)了重力正值集中區(qū)，零線從塔什庫(kù)爾干往北通過(guò)烏恰再往西延伸，而且重力演化過(guò)程基本與圖2d一致，在南天山西段重力場(chǎng)變化出現(xiàn)了一個(gè)小范圍的四象限分布，且重力場(chǎng)正負(fù)交替出現(xiàn)將南天山地區(qū)切割為4部分（圖3b）。重力場(chǎng)變化說(shuō)明烏恰、喀什以東地區(qū)和和田、阿克蘇以西地區(qū)地殼物質(zhì)不斷運(yùn)移而集中，地殼密度不斷增加，即重力正值變化的盆地區(qū)域地殼密度變大。根據(jù)研究經(jīng)驗(yàn)表明（申重陽(yáng)等，2010；祝意青等，2013；梁偉鋒等，2012），2個(gè)相鄰時(shí)段內(nèi)的重力場(chǎng)變化出現(xiàn)梯度變化（圖3a、b），往往是發(fā)生中強(qiáng)地震的前兆異常信息體現(xiàn)，而皮山MS6.5地震則恰恰發(fā)生在該地區(qū)。

2014年4月—2015年4月的重力場(chǎng)變化圖（圖3c）顯示，整個(gè)研究區(qū)重力場(chǎng)呈現(xiàn)大范圍的負(fù)值變化，即重力場(chǎng)處于不斷減小的變化過(guò)程，僅巴楚和塔什庫(kù)爾干附近呈現(xiàn)重力正值變化。巴楚、塔什庫(kù)爾干、塔里木盆地中部地區(qū)出現(xiàn)小范圍的重力變化正值閉合區(qū)，我們認(rèn)為在巴楚地區(qū)出現(xiàn)的重力變化是由該地區(qū)的KJ52觀測(cè)點(diǎn)的位置以及其周圍環(huán)境變化所引起。

從2015年4月—2016年4月的重力場(chǎng)變化圖（圖3d）中可以看出，該時(shí)間段內(nèi)的重力場(chǎng)變化與該區(qū)域的背景趨勢(shì)變化基本一致，即山區(qū)為重力負(fù)值區(qū)，盆地為重力正值區(qū)。從整個(gè)區(qū)域的重力場(chǎng)分布情況來(lái)看，除了和田和塔什庫(kù)爾地區(qū)干出現(xiàn)重力負(fù)值以外，其他區(qū)域均為重力正值變化，塔里木盆地重力場(chǎng)正值變化是該地區(qū)地殼形變的背景趨勢(shì)。因塔里木盆地受到帕米爾高原的俯沖作用，同時(shí)在北邊遇到南天山地區(qū)的阻擋，一直處于下沉趨勢(shì)，其密度也隨之不斷增加，從而出現(xiàn)重力場(chǎng)正值變化。而在烏恰地區(qū)出現(xiàn)了重力正值高梯度帶，這很可能與2016年6月在該區(qū)域附近的吉爾吉斯斯坦境內(nèi)發(fā)生的幾次5級(jí)和6級(jí)地震有關(guān)。

2.2 重力剖面變化分析

重力場(chǎng)分布反映的是較大范圍地區(qū)的趨勢(shì)性變化，而重力剖面變化則能較好地反映沿著某幾條測(cè)段或測(cè)線的實(shí)際變化情況（祝意青等，2003）。2014年新疆地震局將原來(lái)的覆蓋喀什—阿克蘇地區(qū)的重力網(wǎng)擴(kuò)展到西昆侖和塔里木盆地等地區(qū)，從2014年9月開(kāi)始對(duì)其進(jìn)行了觀測(cè)，因此，為了更好地分析南天山—帕米爾地區(qū)重力變化趨勢(shì)與特征，以2014年9月觀測(cè)數(shù)據(jù)為基準(zhǔn)，分別繪制了塔什庫(kù)爾干—布倫口—烏恰（圖4中的測(cè)線a）、喀什—托帕—巴音庫(kù)魯提（測(cè)線b）、阿克蘇—烏什—阿合奇—喀什—烏?。y(cè)線c）、喀什—英吉沙—澤普—葉城—皮山—和田（測(cè)線d）4條重力剖面變化圖。

從塔什庫(kù)爾干—布倫口—烏恰的重力變化剖面圖（圖5a）中可以看到，該區(qū)2015年4月重力變化不是很大，到2015年8月和2016年4月，KJ39出現(xiàn)不斷上升，總變化量達(dá)到60×10-8m·s-2，從剖面曲線來(lái)看，塔什庫(kù)爾干至布倫口地區(qū)重力變化主要以正值變化為主，2015年8月和2016年4月的變化曲線基本一致。

喀什—托帕—巴音庫(kù)魯提重力變化剖面圖（圖5b）表明，2015年4月該測(cè)線的重力變化為負(fù)值，于2015年8月開(kāi)始轉(zhuǎn)為正值變化，尤其是2015年8月托帕和巴音庫(kù)魯提地區(qū)發(fā)生大幅度的重力反向變化，最大變化量達(dá)80×10-8m·s-2，形成了重力變化高梯度帶?？κ仓镣信翜y(cè)段重力變化比較小。該測(cè)線是一條沿著費(fèi)爾干納斷裂布設(shè)的測(cè)線。測(cè)點(diǎn)的中誤差遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于異常值，說(shuō)明該地區(qū)地下物質(zhì)運(yùn)移較活躍。

從阿克蘇—烏什—阿合奇—喀什—烏恰測(cè)線的重力變化剖面圖（圖5c）中可以看到，2015年4月和8月的重力變化曲線基本一致，喀什、烏恰和烏什地區(qū)重力場(chǎng)變化接近于零。到2016年4月該測(cè)線以阿合奇為界，阿克蘇一阿合奇為負(fù)值變化，阿合奇一烏恰為正值變化。從整個(gè)剖面曲線來(lái)看，阿合奇地區(qū)是重力變化正負(fù)值變化的過(guò)渡帶。2016年4月烏什—烏恰地區(qū)出現(xiàn)了30×10-8m·s-2的正值變化。

從喀什—英吉沙—澤普—葉城—皮山—和田重力變化剖面圖（圖5d）中可以看到，該測(cè)線整體重力變化不是很大，澤普、葉城等地區(qū)重力變化較小，在澤普地區(qū)重力場(chǎng)正負(fù)交替出現(xiàn)。另外，英吉沙和皮山重力變化比較明顯，重力最大變化量到達(dá)30×10-8m·s-2。

2.3 重力變化時(shí)序分析

本文在地震多發(fā)的皮山和阿圖什地區(qū)中選擇2個(gè)觀測(cè)點(diǎn)（圖4），進(jìn)行了重力變化與震例的對(duì)比分析。其中皮山以2013年9月觀測(cè)的重力值為基準(zhǔn)，阿圖什以2008年4月的觀測(cè)值為基準(zhǔn)，分別畫出了重力變化時(shí)間序列圖（圖6），圖6中菱形點(diǎn)為對(duì)應(yīng)時(shí)間的重力變化值，誤差線代表觀測(cè)值的精度。

皮山測(cè)點(diǎn)KJ66為“地殼運(yùn)動(dòng)觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)”一期工程流動(dòng)GVSS觀測(cè)墩子，阿圖什測(cè)點(diǎn)KJ28位于南天山西段的山前地帶，埋在基巖上的水泥墩子。這2個(gè)測(cè)點(diǎn)自建點(diǎn)以來(lái)周圍環(huán)境沒(méi)有變化，其重力觀測(cè)值比較可靠。其中，皮山測(cè)點(diǎn)與2015年皮山地震震中直線距離在10km以內(nèi)，從圖6a可以看出，2015年7月3日皮山MS6.5地震發(fā)生前，該點(diǎn)位重力值呈現(xiàn)上升趨勢(shì)。阿圖什地區(qū)從2008年以來(lái)發(fā)生了5次MS≥5地震，阿圖什測(cè)點(diǎn)和這5次地震在同一個(gè)構(gòu)造帶上，其中2011年8月11日阿圖什MS5.8和2013年3月11日MS5.2以及2015年1月10日MS5.0地震發(fā)生前，阿圖什測(cè)點(diǎn)重力值呈現(xiàn)上升-下降-上升趨勢(shì)，地震發(fā)生在第二次上升過(guò)程中，其余2次地震發(fā)生在重力值下降過(guò)程中。

3 重力變化與地震的關(guān)系

區(qū)域構(gòu)造運(yùn)動(dòng)以及應(yīng)力狀態(tài)的變化是導(dǎo)致地震發(fā)生原因之一，地震孕育和發(fā)生跟地殼深部構(gòu)造有密切的關(guān)系。地殼內(nèi)部物質(zhì)運(yùn)移會(huì)改變地殼密度，從而引起地表重力場(chǎng)的變化，這種變化在一定程度上可以反映地殼內(nèi)部能量積累以及應(yīng)力變化情況，而對(duì)這種地殼內(nèi)部物質(zhì)運(yùn)移、密度變化、能量和應(yīng)力狀態(tài)的變化等對(duì)于判斷震情具有重要意義（陳石等，2011；王杰，2014）。通過(guò)分析南天山—帕米爾地區(qū)重力場(chǎng)變化特征和MS≥5地震關(guān)系，發(fā)現(xiàn)在中強(qiáng)地震前后，部分震源區(qū)及附近重力場(chǎng)出現(xiàn)不同程度的異常變化。2014年7月9日麥蓋提MS5.1地震前，在震區(qū)及其附近出現(xiàn)重力正值高梯度帶，并伴隨有零線出現(xiàn)，而震后，該區(qū)域重力場(chǎng)出現(xiàn)負(fù)值，但梯度帶依然存在，零線有向北收縮的現(xiàn)象，但零線和梯度帶的存在在某種程度上說(shuō)明該地區(qū)應(yīng)力沒(méi)得到充分釋放，存在發(fā)生地震的可能。2015年1月10日在零線附近的重力場(chǎng)正值變化區(qū)發(fā)生了阿圖什MS5.0地震。2015年7月3日皮山地震發(fā)生前，震區(qū)出現(xiàn)了小范圍的重力變化集中區(qū)，零線在和田、皮山之間穿過(guò)，其兩邊均出現(xiàn)重力變化梯度帶，皮山—帶為正值變化，和田一帶為負(fù)值區(qū)。2015年8月的觀測(cè)結(jié)果顯示（圖2c、圖3b），烏恰至塔什庫(kù)爾干一帶出現(xiàn)重力變化高梯度帶，梯度帶最高值達(dá)到80×10-8m·s-2，烏恰地區(qū)位于南天山、西昆侖以及塔里木盆地3個(gè)構(gòu)造單元的交匯處，構(gòu)造運(yùn)動(dòng)強(qiáng)烈并比較復(fù)雜，出現(xiàn)如此大量級(jí)的重力異常說(shuō)明該區(qū)域應(yīng)力狀態(tài)發(fā)生了較大變化，筆者認(rèn)為，烏恰至塔什庫(kù)爾干測(cè)線出現(xiàn)的重力異常與2015年10月26日阿富汗興都庫(kù)什MS7.8（36.5°N，70.8°E）和2015年12月7日塔吉克斯坦MS7.4地址（38.2°N，72.9°E）有關(guān)。這2次地震都發(fā)生在帕米爾俯沖帶上，其中阿富汗興都庫(kù)什MS7.8地震震中離重力異常區(qū)約400km，塔吉克斯坦MS7.4地震震中離塔什庫(kù)爾干和烏恰之間出現(xiàn)的重力異常區(qū)約170km。雖然異常區(qū)附近發(fā)生了幾次地震，但2016年4月的觀測(cè)結(jié)果顯示，烏恰地區(qū)還存在40×10-8m·s-2的異常區(qū)，隨后于2016年6月在異常區(qū)附近的吉爾吉斯斯坦境內(nèi)發(fā)生了2次MS≥5地震。說(shuō)明烏恰地區(qū)的重力變化對(duì)地震孕育的反映是比較明顯的。

通過(guò)分析南天山—帕米爾地區(qū)近幾年重力場(chǎng)變化過(guò)程和震例可以發(fā)現(xiàn)，該地區(qū)地震孕育發(fā)生與重力場(chǎng)變化有一定的關(guān)系，在地震孕育過(guò)程中，隨著區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力狀態(tài)的變化，重力場(chǎng)圖像也隨之出現(xiàn)時(shí)空變化。發(fā)震前，在震中附近區(qū)域出現(xiàn)重力變化高梯度帶，并伴隨有零線出現(xiàn)，地震多發(fā)生在零線附近的高梯度帶上。此結(jié)果與其它研究人員對(duì)地震前后重力場(chǎng)變化特征的研究結(jié)果基本一致（申重陽(yáng)等，2009；祝意青等，1996，2009）。從重力值隨時(shí)間的變化情況來(lái)看，大部分地震發(fā)生前，在孕震區(qū)會(huì)出現(xiàn)重力值上升的趨勢(shì)。在地震孕育或發(fā)震前，震源區(qū)及其周邊地區(qū)應(yīng)力失衡繼續(xù)增加，震源區(qū)中應(yīng)力積累最大或剪切作用最明顯地區(qū)首先發(fā)生錯(cuò)動(dòng)或破裂，從而引起地震，重力變化上升和下降的過(guò)渡帶，既重力變化零線附近地帶，易于應(yīng)力積累和剪切作用的產(chǎn)生。因此，重力場(chǎng)變化異常對(duì)于中強(qiáng)地震的預(yù)測(cè)分析有著重要的意義。

4 結(jié)論

本文利用2014—2016年南天山—帕米爾地區(qū)流動(dòng)重力觀測(cè)資料，以區(qū)域重力場(chǎng)、測(cè)線剖面、測(cè)點(diǎn)時(shí)間序列變化等不同方式對(duì)研究區(qū)進(jìn)行了重力變化特征分析，結(jié)合區(qū)域內(nèi)發(fā)生的歷史地震，探討了地震孕育發(fā)生與重力變化之間的關(guān)系，研究結(jié)果表明：

（l）南天山—帕米爾地區(qū)以構(gòu)造運(yùn)動(dòng)十分活躍、地震頻發(fā)等特征已成為了諸多研究人員關(guān)注的地區(qū)之一，半年和一年尺度重力場(chǎng)變化圖像顯示，南天山—帕米爾地區(qū)除了部分地區(qū)出現(xiàn)局部重力異常之外，整體區(qū)域在半年時(shí)間重力變化量在（10～20）×10-8m·s-2，而一年尺度重力變化量在（20～30）×10-8m·s-2。

（2）南天山—帕米爾地區(qū)重力場(chǎng)變化有一定的分區(qū)特征，即南天山褶皺帶、塔里木盆地、帕米爾高原3個(gè)構(gòu)造區(qū)在重力變化圖像上顯示出不同的變化特征，塔里木盆地較多出現(xiàn)重力正值變化，南天山和帕米爾地區(qū)正負(fù)值交替出現(xiàn)，這種變化特征說(shuō)明了塔里木剛性塊體下沉所導(dǎo)致地殼密度不斷增加趨勢(shì)，雖然南天山和帕米爾地區(qū)受到印度板塊和歐亞板塊的擠壓，地殼形變以隆升為主，但該地區(qū)活動(dòng)斷裂數(shù)量多、規(guī)模大，而斷裂運(yùn)動(dòng)會(huì)引起斷裂帶及周圍的形變和物質(zhì)變遷，說(shuō)明斷層運(yùn)動(dòng)對(duì)南天山和帕米爾地區(qū)重力場(chǎng)

（3）重力場(chǎng)變化、重力剖面變化及震例顯示，南天山—帕米爾地區(qū)重力場(chǎng)分布對(duì)地震孕育過(guò)程有較好的反映，一般來(lái)說(shuō)，地震多發(fā)生在重力變化梯度帶，尤其是正值變化梯度帶的零線附近。重力變化零線是重力正負(fù)重力變化的過(guò)渡帶，是物質(zhì)增減差異劇烈的地區(qū)，能量易于積累，從而容易發(fā)生地震。從重力值隨時(shí)間的變化情況來(lái)看，大部分地震發(fā)生前孕震區(qū)重力變化值出現(xiàn)上升的趨勢(shì)。

感謝野外工作人員辛苦工作得到的觀測(cè)數(shù)據(jù)，感謝評(píng)審老師以及編輯老師給予的寶貴意見(jiàn)和細(xì)心審閱！

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