時(shí)變重力在地震研究方面的進(jìn)展與展望

祝意青，張 勇，楊 雄，劉 芳，張國(guó)慶，趙云峰，隗壽春，毛經(jīng)倫，張 松

1 中國(guó)地震局第二監(jiān)測(cè)中心，西安 710054

2 武漢大學(xué)，武漢 430079

0 引 言

時(shí)變重力場(chǎng)是反應(yīng)物質(zhì)遷移的基本物理場(chǎng)，直接反映地球內(nèi)部構(gòu)造運(yùn)動(dòng)、地表質(zhì)量遷移的本質(zhì)和過(guò)程，而地震與重力的相互關(guān)系主要是以地球內(nèi)部構(gòu)造運(yùn)動(dòng)和質(zhì)量（密度）變化而緊密地聯(lián)系在一起的. 因此，我們可以定期進(jìn)行地面重力重復(fù)觀測(cè)，并對(duì)其重力場(chǎng)的動(dòng)態(tài)變化進(jìn)行深入分析與研究，有利于及時(shí)捕捉到某些強(qiáng)震前的重力前兆信息，這就是以時(shí)變重力為觀測(cè)手段，從而深入探索地震發(fā)生機(jī)理和開(kāi)展地震危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)的基本出發(fā)點(diǎn).

地震活動(dòng)與重力變化關(guān)系的研究由來(lái)已久，盡管20世紀(jì)早期就有發(fā)現(xiàn)強(qiáng)震前重力場(chǎng)變化的報(bào)道，但是直到高精度重力儀應(yīng)用后，1960年代在蘇聯(lián)、美國(guó)、日本等才開(kāi)始進(jìn)行地震重力變化的監(jiān)測(cè)與研究，同時(shí)將開(kāi)展重力時(shí)變研究當(dāng)作地震預(yù)報(bào)分析的一種重要手段. 1964年美國(guó)阿拉斯加地震、1965～1967年日本松代震群、1974年日本伊豆地震和1976年蘇聯(lián)加茲利震群前后（毛經(jīng)倫等，2018），均觀測(cè)到震前重力時(shí)變信息. 其標(biāo)志性研究成果就是著名地質(zhì)學(xué)者卡爾·巴恩斯在1966年期間明確提出的在地震前后，由于斷層運(yùn)動(dòng)引起地殼內(nèi)的局部應(yīng)力場(chǎng)改變，導(dǎo)致斷層處的地下介質(zhì)密度發(fā)生變化，同時(shí)介質(zhì)變形也會(huì)產(chǎn)生新的裂縫使已有的介質(zhì)裂縫增大，這樣，流體介質(zhì)例如地下水或者火山巖漿就可能會(huì)直接流進(jìn)（或者直接流出），引起觀測(cè)點(diǎn)附近的流體介質(zhì)密度發(fā)生變化，從而可能會(huì)直接影響區(qū)域重力場(chǎng)時(shí)間變化（Walsh, 1975;Chen et al., 1979）.

地震科學(xué)是一門觀測(cè)科學(xué)，地震研究不僅依賴于相關(guān)基礎(chǔ)理論的發(fā)展，更依賴于地震前后時(shí)空完整的高精度觀測(cè)資料. 近年研究結(jié)果表明，強(qiáng)震前區(qū)域重力場(chǎng)可能會(huì)觀測(cè)到顯著的重力異常變化信息（盧造勛等, 1978; Chen et al., 1979; 申重陽(yáng)等, 2009;陳石等, 2015; Chen, 2016; 祝意青等, 2008a, 2008c,2013, 2017）. 利用高精度重力測(cè)量數(shù)據(jù)分析震前重力異常變化的空間分布特征，有助于判定未來(lái)大震的高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域. 最近，研究者們通過(guò)重力異常變化數(shù)據(jù)，結(jié)合研究區(qū)域的地震歷史資料，對(duì)一些大震進(jìn)行了比較準(zhǔn)確的中期預(yù)測(cè)（祝意青等，2008a,2008c，2013，2017；申重陽(yáng)等，2020）. 本文簡(jiǎn)要綜述時(shí)變重力在地震預(yù)測(cè)中的應(yīng)用情況以及取得的研究成果.

1 區(qū)域重力場(chǎng)動(dòng)態(tài)變化研究（流動(dòng)重力）

中國(guó)受西部印度—?dú)W亞板塊碰撞和東部太平洋板塊俯沖作用，使大陸內(nèi)部強(qiáng)震頻發(fā)、地震災(zāi)害嚴(yán)重（ Zhang et al., 2009; 周碩愚等, 2017）. 因此，積極開(kāi)展地震監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)在內(nèi)的防震減災(zāi)工作，最大限度地減輕地震風(fēng)險(xiǎn)是我國(guó)的一項(xiàng)基本國(guó)策，我國(guó)也是目前全球唯一以地震監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)工作為主要目的、建設(shè)了大規(guī)模地面重力監(jiān)測(cè)網(wǎng)、并積極開(kāi)展定期重力復(fù)測(cè)和地震預(yù)報(bào)工作實(shí)踐的國(guó)家（江在森等，2005；申重陽(yáng)等，2020）.

1.1 探索開(kāi)展階段

為探索重力時(shí)變與地震活動(dòng)的關(guān)系，1966年邢臺(tái)地震之后，我國(guó)開(kāi)始流動(dòng)重力監(jiān)測(cè)網(wǎng)的布設(shè)，在華北、川滇等地區(qū)主要斷裂帶布設(shè)了各類跨斷層的流動(dòng)重力測(cè)線，并在遼寧北鎮(zhèn)至莊河重力測(cè)線上觀測(cè)到了1975年海城7.3級(jí)地震前蓋縣一東荒地測(cè)段一年出現(xiàn)約180×10-8ms-2的重力變化（盧造勛等，1978），且通過(guò)對(duì)北京—天津—唐山—山海關(guān)的長(zhǎng)基線重力聯(lián)測(cè)獲得了1976年唐山7.8級(jí)地震前后的重力場(chǎng)變化，發(fā)現(xiàn)震前有100×10-8ms-2重力異常（Li, 1983; 李瑞浩, 1997），佐證了震前重力異常的存在. Chen等（1979）在分析1975年海城地震和1976年唐山地震前后的重力變化時(shí)指出：重力變化與地震孕育發(fā)生過(guò)程有著密切關(guān)系，依據(jù)重復(fù)水準(zhǔn)測(cè)量資料所估計(jì)的地面高程變化引起的重力變化比觀測(cè)到的重力變化小得多，因此，推測(cè)某些大震的孕育發(fā)生可能與地殼和上地慢內(nèi)的質(zhì)量遷移有關(guān)，認(rèn)為所觀測(cè)到的重力變化大部分是由質(zhì)量遷移引起的，同時(shí)對(duì)形變和質(zhì)量遷移引起的重力變化效應(yīng)進(jìn)行了理論分析，但對(duì)質(zhì)量遷移的物理過(guò)程并未完全給出明確解釋. 同樣也通過(guò)對(duì)唐山地震前后重力場(chǎng)變化資料的分析，李瑞浩等（1997）通過(guò)采用擴(kuò)容模式來(lái)解釋唐山地震前后區(qū)域重力場(chǎng)變化過(guò)程，認(rèn)為唐山地震前后震中區(qū)經(jīng)歷了重力增大（應(yīng)力積累壓縮）—重力減?。ㄅ蛎洈U(kuò)容）—地震發(fā)生—震后反向恢復(fù)變化的過(guò)程，而且理論計(jì)算的重力變化值與實(shí)際觀測(cè)值有較好的一致性（胡敏章等，2021）. 海城地震和唐山地震前后的重力測(cè)量也表明，大震前重力會(huì)出現(xiàn)顯著異常變化，這為通過(guò)利用重力測(cè)量方法進(jìn)行地震預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)研究提供了典型震例.

1.2 觀測(cè)實(shí)踐階段

1981年之前，重力儀主要是石英彈簧型，其測(cè)量精度在30×10-8ms-2左右. 1981年之后，由于引進(jìn)Lacoste-Romberg （G）（簡(jiǎn)稱LCR-G）型金屬?gòu)椈芍亓x，其測(cè)量精度在10×10-8ms-2內(nèi)，與石英彈簧重力儀相比其測(cè)量精度大大提高（祝意青等，2008b）. 中國(guó)地震局陸續(xù)開(kāi)展了地震重力重復(fù)觀測(cè)（流動(dòng)重力），在全國(guó)布設(shè)了一批測(cè)網(wǎng)或測(cè)線，基本以省級(jí)（直轄市、自治區(qū)）的屬地為單元，其自成體系，彼此獨(dú)立（申重陽(yáng)等，2020）.

1981年，中國(guó)地震局地球物理研究所利用中美國(guó)際合作研究項(xiàng)目美方提供的3臺(tái) LCR-G型重力儀，在京津唐張地區(qū)每年進(jìn)行 2～3期的地震重力觀測(cè)，探索與強(qiáng)震孕育發(fā)生過(guò)程中的重力變化及其機(jī)理（Gu et al., 1998）. 京津唐張地區(qū)地震重力測(cè)量資料顯示，該地區(qū)的重力場(chǎng)具有明顯的分區(qū)變化特征，最為顯著的是測(cè)區(qū)南部出現(xiàn)較大范圍的重力增加變化，這一變化的主要原因是，測(cè)區(qū)南部大量利用地下水資源導(dǎo)致地面沉降而引起的重力增加（盧紅艷等，2004）；測(cè)區(qū)北部山區(qū)重力變化呈趨勢(shì)性減小，減小變化幅值與香山絕對(duì)重力點(diǎn)的變化量基本一致，大面積山區(qū)繼承性、同步性的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)是導(dǎo)致地表重力變化呈趨勢(shì)性減小變化的主要原因；測(cè)區(qū)東部重力變化主要是1990年 6月至1994年 6月期間，重力變化呈現(xiàn)出快速下降然后快速上升的過(guò)程，這可能是與1995年l0月灤縣MS5.9地震孕育發(fā)生相關(guān)的重力變化（盧紅艷等，2004）.

1984年，中國(guó)地震局地震研究所與德國(guó)漢諾威大學(xué)等合作，在滇西地震預(yù)報(bào)實(shí)驗(yàn)場(chǎng)布設(shè)了地震重力測(cè)量網(wǎng)，并開(kāi)展了每年2～3期的定期復(fù)測(cè)，觀測(cè)到1988年云南瀾滄耿馬7.6級(jí)地震前出現(xiàn)約70×10-8ms-2的重力異常（吳國(guó)華等，1995），1995年中緬邊界7.3級(jí)地震前出現(xiàn)約110×10-8ms-2的重力異常（吳國(guó)華等，1998），1996年麗江7.0級(jí)地震前震中附近出現(xiàn)約120×10-8ms-2的重力異常（吳國(guó)華等，1997），并認(rèn)識(shí)到與地震孕育相關(guān)的重力變化不局限于斷層，而呈現(xiàn)“場(chǎng)”的特征. 賈民育等（1995）研究了1985～1994年期間滇西地震實(shí)驗(yàn)場(chǎng)的重力場(chǎng)動(dòng)態(tài)圖象及其與9次MS＞5.0地震的對(duì)應(yīng)關(guān)系. 在觀測(cè)期間，測(cè)區(qū)及其鄰區(qū)累計(jì)發(fā)生了9次MS＞5.0地震，地震均發(fā)生在正負(fù)異常區(qū)轉(zhuǎn)換帶的零值線附近，震前總有一個(gè)正異常區(qū)出現(xiàn)，震級(jí)越大異常區(qū)的范圍與幅值也越大；震前重力場(chǎng)出現(xiàn)異常變化的時(shí)間長(zhǎng)度大約為3年，完整規(guī)律是先上升后下降，在下降過(guò)程中發(fā)震，從轉(zhuǎn)折到發(fā)震的時(shí)間在1年之內(nèi). 進(jìn)一步對(duì)1992年12月永勝M(fèi)S5.1和MS5.4、1993年2月大姚MS5.3地震前的重力場(chǎng)變化圖象與1996年2月麗江MS7.0地震前的重力場(chǎng)變化圖象進(jìn)行對(duì)比分析，認(rèn)為1992年12月永勝M(fèi)S5.1和MS5.4及1993年2月大姚MS5.3地震前的正異常區(qū)是明顯而完整的，其西南和東北的重力變化梯度帶和負(fù)異常區(qū)清晰可見(jiàn)，是兩個(gè)易發(fā)震的地區(qū)，并結(jié)合其它相關(guān)資料，在永勝和大姚地震前提出了基本準(zhǔn)確的預(yù)報(bào)意見(jiàn)（賈民育等，2000）. 1996年麗江MS7.0地震前的重力正異常區(qū)變化量級(jí)是1993年大姚MS5.3地震前的7倍，異常區(qū)的范圍較大，然而異常形態(tài)卻不完整，這與滇西實(shí)驗(yàn)場(chǎng)區(qū)測(cè)網(wǎng)比較小有關(guān). 因此，明確提出準(zhǔn)確判斷7級(jí)大震震前的震中位置，需要測(cè)區(qū)有900 km×900 km的范圍，而滇西地震重力測(cè)網(wǎng)的范圍只300 km×300 km. 事實(shí)上云南地震局重力研究人員對(duì)1996年麗江地震前的重力異常變化早有察覺(jué)，并對(duì)此次地震曾進(jìn)行了一定程度的預(yù)測(cè)（吳國(guó)華，1997；申重陽(yáng)等，2003）.

1990年前后，我國(guó)在大華北、南北地震帶、東南沿海等地區(qū)建成了以省、直轄市、自治區(qū)的屬地為單元相互獨(dú)立的區(qū)域重力測(cè)網(wǎng)，有20個(gè)單位展開(kāi)流動(dòng)重力野外監(jiān)測(cè)工作. 它們有的呈網(wǎng)狀，有的呈條狀，平均范圍小于300 km×300 km（申重陽(yáng)等，2020；祝意青等，2020）. 監(jiān)測(cè)到1998年河北張北MS6.2地震前后出現(xiàn)在震中外圍地區(qū)的重力異常變化（張晶，2001）和1999年山西大同MS5.6地震前后震中區(qū)附近重力場(chǎng)出現(xiàn)的異常變化（李清林，2001）, 也監(jiān)測(cè)到1995年山東蒼山MS5.2地震前蘇魯皖交界地區(qū)重力場(chǎng)出現(xiàn)的異常變化（劉長(zhǎng)海，1997）. 1995年甘肅永登MS5.8和2000年甘肅景泰MS5.9地震前，北祁連河西地區(qū)也觀測(cè)到明顯的重力異常變化，并對(duì)這兩次地震均進(jìn)行了一定程度的中期預(yù)測(cè)（江在森等，1998；祝意青等，2001）. 1992～1994年期間，古浪、武威一帶出現(xiàn)顯著的重力異常變化，重力變化幅值大于50×10-8ms-2的空間范圍直徑達(dá)100多千米，古浪—天?！赖且粠桥c重力變化高值區(qū)相連的重力變化高梯度帶地區(qū)，1995年7月22日發(fā)生的永登5.8級(jí)地震震中位于這一重力變化高梯度帶地區(qū)的邊緣（江在森等，1998）. 2000年6月景泰MS5.9地震前，重力場(chǎng)于1998～1999年期間出現(xiàn)了類似于永登地震前的2項(xiàng)變化：（1）區(qū)域重力場(chǎng)呈現(xiàn)出較大范圍的趨勢(shì)性異常，沿祁連山主要斷裂構(gòu)造帶出現(xiàn)重力變化高梯度帶，山區(qū)重力負(fù)值變化、盆地相對(duì)正值變化；（2）測(cè)區(qū)東部景泰MS5.9震中附近出現(xiàn)空間變化不均的多點(diǎn)局部異常區(qū)（祝意青等，2001）. 祝意青等（2004）進(jìn)一步擴(kuò)大研究范圍，利用統(tǒng)一起算基準(zhǔn)獲得的青藏塊體東北緣重力觀測(cè)數(shù)據(jù)，分析了1992～2001年期間區(qū)域重力場(chǎng)的動(dòng)態(tài)演化特征及其與永登MS5.8和景泰MS5.9地震孕育發(fā)生的關(guān)系. 認(rèn)為整體計(jì)算獲得的青藏塊體東北緣重力觀測(cè)資料更能完整地反映出永登MS5.8和景泰MS5.9孕震過(guò)程中出現(xiàn)的重力場(chǎng)變化的完整前兆信息，重力場(chǎng)動(dòng)態(tài)圖像能清晰地反映區(qū)域重力場(chǎng)的有序性演化過(guò)程與地震活動(dòng)的關(guān)系（祝意青等，2004）.

1.3 應(yīng)用提升階段

1998年，中國(guó)地震局聯(lián)合國(guó)家測(cè)繪局、總參測(cè)繪局和中國(guó)科學(xué)院等四部委共建了“中國(guó)地殼運(yùn)動(dòng)觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)”工程（簡(jiǎn)稱網(wǎng)絡(luò)工程），網(wǎng)絡(luò)工程的實(shí)施，建成了中國(guó)大陸統(tǒng)一的全國(guó)地震重力基本網(wǎng)，對(duì)25個(gè)基準(zhǔn)站、56個(gè)基本站及300多個(gè)區(qū)域站（或過(guò)渡點(diǎn)）進(jìn)行了重力聯(lián)測(cè)，同時(shí)對(duì)25個(gè)基準(zhǔn)站還進(jìn)行了絕對(duì)重力值測(cè)定. 網(wǎng)絡(luò)工程于1998年以來(lái)，每隔2～3年進(jìn)行一期中國(guó)大陸重力基本網(wǎng)聯(lián)測(cè). 在川滇、青藏高原東北緣等多震地區(qū)，中國(guó)地震局地震研究所和第二監(jiān)測(cè)中心共同完成對(duì)區(qū)域重力測(cè)網(wǎng)內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)GNSS站點(diǎn)聯(lián)測(cè). 把一個(gè)個(gè)孤立的省區(qū)重力網(wǎng)連成較大的區(qū)域重力網(wǎng)（祝意青等，2008b；申重陽(yáng)等，2020），觀測(cè)并研究區(qū)域重力場(chǎng)動(dòng)態(tài)變化及其與強(qiáng)震孕育發(fā)生關(guān)系.

李輝等（2009）利用網(wǎng)絡(luò)工程重力觀測(cè)資料，獲得的1998年以來(lái)中國(guó)大陸2～3年尺度重力場(chǎng)的動(dòng)態(tài)變化圖像，較好地反映了中國(guó)大陸地殼構(gòu)造運(yùn)動(dòng)和主要強(qiáng)震活動(dòng)的基本輪廓. 祝意青等（2012）利用網(wǎng)絡(luò)工程1998～2008年期間的重力觀測(cè)數(shù)據(jù)，獲得了中國(guó)大陸地區(qū)以絕對(duì)重力為統(tǒng)一起算基準(zhǔn)的重力場(chǎng)動(dòng)態(tài)變化圖像，認(rèn)為中國(guó)大陸重力場(chǎng)變化既具有時(shí)空分布的不均勻性和重力變化分區(qū)化的現(xiàn)象，同時(shí)也與活動(dòng)斷裂構(gòu)造密切相關(guān)和與地震孕育發(fā)展有著密切內(nèi)在聯(lián)系. 江在森等（2003）分析認(rèn)為，在2001年青海昆侖山口西MS8.1地震震中附近的五道梁—阿爾金地區(qū)重力差異變化達(dá)100×10-8ms-2.王勇等（2004）利用重復(fù)重力觀測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)麗江7.0級(jí)地震的同震位錯(cuò)與重力變化之間的關(guān)系，進(jìn)行了有參考價(jià)值的分析. 張永志等（2000）基于多孔介質(zhì)中的力學(xué)理論、乘法分解理論和數(shù)值模擬對(duì)麗江7.0級(jí)地震過(guò)程的重力變化進(jìn)行分析，提出麗江地震孕育發(fā)生過(guò)程中重力變化經(jīng)歷了基體的彈性階段、基體與孔洞變形的彈塑性階段和同震時(shí)應(yīng)力釋放進(jìn)而孔洞重新閉合（毛經(jīng)倫等，2018）. 申重陽(yáng)等（2011）對(duì)2009年云南姚安6.0級(jí)地震前重力場(chǎng)變化特征并結(jié)合震源機(jī)制解進(jìn)行分析，指出：震中區(qū)相對(duì)重力變化四象限分布圖像反映出震前孕震源存在剪應(yīng)力（申重陽(yáng)等，2020），并提出“閉鎖剪力”前兆模式. 祝意青等（2009, 2012, 2015b）研究分析表明，強(qiáng)震易發(fā)生在沿構(gòu)造活動(dòng)斷裂出現(xiàn)的重力變化正、負(fù)異常區(qū)過(guò)渡的高梯度帶上，重力變化等值線的拐彎部位，構(gòu)造活動(dòng)斷裂帶由于其差異運(yùn)動(dòng)強(qiáng)烈而構(gòu)造變形非連續(xù)性最強(qiáng)，易產(chǎn)生劇烈的重力變化，利于應(yīng)力的高度積累而孕育地震. 并對(duì)2008年新疆于田7.3級(jí)和四川汶川8.0級(jí)等大震做出了一定程度的預(yù)測(cè). 2008年3月21日新疆于田MS7.3地震，重力資料預(yù)測(cè)的時(shí)、空、強(qiáng)三要素基本準(zhǔn)確（祝意青等，2008b），預(yù)測(cè)的震中位置距離實(shí)際發(fā)生的震中149 km，這對(duì)于在地震監(jiān)測(cè)能力較弱的地區(qū)來(lái)說(shuō)是很準(zhǔn)確的（震中附近區(qū)域測(cè)點(diǎn)間距100～200 km，測(cè)點(diǎn)較?。? 新藏交界地區(qū)出現(xiàn)顯著重力異常變化，最大重力變化強(qiáng)度差異量為100×10-8ms-2，并形成四象限分布特征，是2008年新疆于田7.3級(jí)地震預(yù)測(cè)的主要參考依據(jù)（祝意青等，2020）. 2008年5月12日汶川MS8.0地震，預(yù)測(cè)震中位于映秀與北川2個(gè)極震區(qū)之間的地震主破裂帶上，預(yù)測(cè)的震中距離實(shí)際發(fā)生的震中72 km，與地震宏觀震中完全一致（祝意青等，2008a）. 川滇塊體一帶呈現(xiàn)重力高值變化異常，川北出現(xiàn)較大范圍的重力低值異常，重力最大差異變化量值高達(dá)130×10-8ms-2，并沿四川汶川—北川—成都環(huán)繞龍門山斷裂帶出現(xiàn)重力變化高值異常區(qū)及梯度帶，是2008年汶川地震預(yù)測(cè)的主要參考依據(jù)（祝意青等，2020）. 申重陽(yáng)等（2009）利用1998～2007年中國(guó)大陸重力觀測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)2008年汶川MS8.0地震區(qū)域重力場(chǎng)的動(dòng)態(tài)變化和孕震機(jī)理研究表明：震中西南出現(xiàn)持續(xù)多年的正重力變化和較大范圍的重力變化梯度帶，區(qū)域重力場(chǎng)的變化總體呈現(xiàn)增大—加速增大—減速增大—發(fā)震的過(guò)程（毛經(jīng)倫等，2018）.

1.4 整體優(yōu)化階段

2008年汶川8.0級(jí)地震后，中國(guó)地震局總結(jié)與反思了中國(guó)地震重力場(chǎng)觀測(cè)的優(yōu)勢(shì)和局限，認(rèn)為有必要將區(qū)域重力測(cè)網(wǎng)連接成整體，并形成統(tǒng)一觀測(cè)基準(zhǔn)，按照“全國(guó)成場(chǎng)、區(qū)域成網(wǎng)”的思路，統(tǒng)籌現(xiàn)有的常規(guī)重力觀測(cè)任務(wù)（祝意青等，2020），地震重力監(jiān)測(cè)網(wǎng)建設(shè)和觀測(cè)技術(shù)得到了快速發(fā)展. 于2009年啟動(dòng)“華北地區(qū)強(qiáng)震強(qiáng)化監(jiān)視跟蹤”專項(xiàng)任務(wù)，對(duì)華北地區(qū)分散的省區(qū)地震重力網(wǎng)進(jìn)行調(diào)整、優(yōu)化和改造，對(duì)相關(guān)省區(qū)地震局自成體系的重力測(cè)網(wǎng)進(jìn)行了有效連接，并加強(qiáng)絕對(duì)重力控制，構(gòu)成新的、華北地區(qū)整體的重力監(jiān)測(cè)網(wǎng)（祝意青等，2018）. 2010年啟動(dòng)地震行業(yè)科研重點(diǎn)專項(xiàng)“中國(guó)綜合地球物理場(chǎng)觀測(cè)”重力場(chǎng)變化加密監(jiān)測(cè)網(wǎng)，該網(wǎng)以全國(guó)重力基本網(wǎng)為總體構(gòu)架，分期對(duì)青藏高原東緣地區(qū)、鄂爾多斯周緣地區(qū)、大華北地區(qū)原有的地震重力監(jiān)測(cè)網(wǎng)進(jìn)行成場(chǎng)成網(wǎng)優(yōu)化改造，把分散的區(qū)域重力網(wǎng)連接起來(lái)（郝洪濤等，2015；胡敏章等，2015；祝意青等，2018）. 2010年《中國(guó)大陸構(gòu)造環(huán)境監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)》在《中國(guó)地殼運(yùn)動(dòng)觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)》的基礎(chǔ)上對(duì)重力測(cè)網(wǎng)進(jìn)行優(yōu)化升級(jí)改造，將中國(guó)大陸地區(qū)的100個(gè)基準(zhǔn)站（絕對(duì)重力測(cè)量點(diǎn)）和600多個(gè)聯(lián)測(cè)點(diǎn)（邢樂(lè)林等，2016；申重陽(yáng)等，2020）進(jìn)行聯(lián)測(cè). 通過(guò)中國(guó)大陸構(gòu)造環(huán)境監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)、中國(guó)綜合地球物理場(chǎng)觀測(cè)、華北強(qiáng)震等大型重點(diǎn)地震監(jiān)測(cè)項(xiàng)目，對(duì) “零散分布”的地震重力監(jiān)測(cè)網(wǎng)進(jìn)行了多次整體結(jié)構(gòu)優(yōu)化改造，在中國(guó)大陸逐步構(gòu)建成由相對(duì)重力聯(lián)測(cè)網(wǎng)和絕對(duì)重力控制網(wǎng)組成的中國(guó)大陸流動(dòng)重力地震監(jiān)測(cè)網(wǎng)（圖1），每年定期開(kāi)展觀測(cè)，并對(duì)南北地震帶地殼結(jié)構(gòu)開(kāi)展了重力探測(cè)工作（祝意青等，2018；申重陽(yáng)等，2020）. 根據(jù)統(tǒng)一基準(zhǔn)下獲得的全國(guó)重力場(chǎng)變化圖像，在年度地震預(yù)測(cè)特別是地點(diǎn)預(yù)測(cè)中發(fā)揮了重要作用，李輝、祝意青、申重陽(yáng)、陳石、胡敏章等對(duì)重力場(chǎng)變化圖像與地震關(guān)系進(jìn)行了深入總結(jié)（李輝等, 2009, 2010; Zhu et al., 2010; 祝意青等, 2012, 2014, 2015a; 陳石等,2015; 胡敏章等, 2019; 申重陽(yáng)等, 2020）. 圖1標(biāo)示了2001年昆侖山口西8.1級(jí)地震以來(lái)，中國(guó)大陸發(fā)生的2008年汶川8.0級(jí)、于田7.3級(jí)、2010年玉樹(shù)7.1級(jí)、2013年蘆山7.0級(jí)、2014年于田7.3級(jí)、2017年九寨溝7.0級(jí)和2021年瑪多7.4級(jí)等8次7級(jí)以上地震的震中. 可以看出除了位于青藏高原腹地的2001年昆侖山口西8.1級(jí)震中附近沒(méi)有重力測(cè)點(diǎn)外，其它7次大震震中附近均有一定的重力測(cè)點(diǎn)，尤其是2008年汶川8.0級(jí)、2013年蘆山7.0級(jí)和2017年九寨溝7.0級(jí)地震震中四周均有重力監(jiān)測(cè)點(diǎn)，這為可靠地提取強(qiáng)震前的重力變化前兆信息打下了良好基礎(chǔ). 近年來(lái)我國(guó)多次強(qiáng)震前流動(dòng)重力均觀測(cè)到顯著的重力異常變化，雖然異常的表現(xiàn)形式并不一致，有些發(fā)生在重力變化正、負(fù)異常區(qū)過(guò)渡的高梯度帶、零值線地區(qū)，有些發(fā)生在重力異常四象限分布中心，但可以根據(jù)重力變化異常區(qū)的范圍和幅度、重力異常變化梯度的大小及其特征，研究潛在強(qiáng)震可能分布的地點(diǎn)和震級(jí)（祝意青等，2018）；Chen等（2016）研究了重力場(chǎng)變化機(jī)理，觀測(cè)到2015年尼泊爾8.1級(jí)地震前后可靠的重力變化，給出了絕對(duì)重力觀測(cè)到的震前重力變化及震質(zhì)中解釋結(jié)果；胡敏章等（2019）以及祝意青等（2018）提出了利用重力場(chǎng)變化預(yù)測(cè)地震的指標(biāo)體系，對(duì)2013年四川蘆山7.0級(jí)和甘肅岷縣6.6級(jí)、2014年新疆于田7.3級(jí)和云南魯?shù)?.5級(jí)、2016年青海門源6.4級(jí)和新疆呼圖壁6.2級(jí)、2017年四川九寨溝7.0級(jí)等強(qiáng)震/大震均做出了較好的年度中期預(yù)測(cè)（祝意青等，2013，2015b，2016，2017；隗壽春等，2020）.

圖1 中國(guó)大陸流動(dòng)重力地震監(jiān)測(cè)網(wǎng)Fig. 1 Seismic gravity monitoring network in China Continental

地震作為地殼內(nèi)部介質(zhì)變形、破裂的一種表現(xiàn)形式，對(duì)孕震期重力場(chǎng)變化的觀測(cè)，可研究地殼介質(zhì)彈性應(yīng)變積累與發(fā)震之間的關(guān)系（申重陽(yáng)等，2009；陳石等，2015）；通過(guò)對(duì)地震前后重力場(chǎng)動(dòng)態(tài)變化的分析，可研究震源參數(shù)和破裂過(guò)程以及震后恢復(fù)黏彈性變形等問(wèn)題（付廣裕等，2017，2020）. 目前，以地表流動(dòng)重力觀測(cè)為基礎(chǔ)手段獲取的重力場(chǎng)變化數(shù)據(jù)逐漸增多，并隨著儀器性能指標(biāo)的不斷改進(jìn)和重力測(cè)網(wǎng)覆蓋程度的不斷提高，通過(guò)地表重力重復(fù)觀測(cè)獲取的重力場(chǎng)動(dòng)態(tài)變化與構(gòu)造活動(dòng)之間關(guān)系的研究取得了很多新的進(jìn)展（陳石等，2015；申重陽(yáng)等，2020；祝意青等，2020）.

2 重力場(chǎng)潮汐變化研究（定點(diǎn)連續(xù)重力）

國(guó)際上有計(jì)劃在固定臺(tái)站上開(kāi)展重力場(chǎng)潮汐變化觀測(cè)是從1957年國(guó)際地球物理年開(kāi)始的. 日本學(xué)者M(jìn)ikumo（1977）對(duì)坎達(dá)拉肯州附近的兩次6級(jí)以上的地震研究發(fā)現(xiàn)，在震前可觀測(cè)到10%幅度的潮汐變化. Kai（1988）在研究總結(jié)1976年唐山7.8級(jí)地震的發(fā)震機(jī)制時(shí)，提出了潮汐應(yīng)力是誘發(fā)唐山大震的一個(gè)重要因素，并認(rèn)為1966年3月河北邢臺(tái)7.2地震、1967年3月河北河間6.3級(jí)地震也都與潮汐應(yīng)力激發(fā)相關(guān). Sachiko（2004）研究潮汐與地震活動(dòng)的相關(guān)性時(shí)發(fā)現(xiàn)，不同區(qū)域的淺源構(gòu)造地震與潮汐應(yīng)力及區(qū)域斷裂構(gòu)造帶的應(yīng)力水平相關(guān)，當(dāng)區(qū)域斷裂構(gòu)造帶的主壓應(yīng)力軸與震源機(jī)制解的P軸基本一致時(shí)，潮汐應(yīng)力對(duì)區(qū)域構(gòu)造活動(dòng)的應(yīng)力積累有較大貢獻(xiàn)，并有可能觸發(fā)地震事件發(fā)生.Cochran等（2004）在《Science》上發(fā)表論文“潮汐能夠誘發(fā)淺層逆沖斷層地震”，將Sachiko的結(jié)果運(yùn)用到了全球范圍內(nèi)的構(gòu)造地震事件進(jìn)行研究，同時(shí)結(jié)合在地震破裂事件方面的重要研究成果，發(fā)現(xiàn)地球淺部構(gòu)造地震事件與潮汐相關(guān)，而且這種相關(guān)性與假設(shè)地殼內(nèi)部的摩擦系數(shù)有關(guān). 這些研究引起了國(guó)內(nèi)外地球物理學(xué)家的極大關(guān)注和熱烈學(xué)術(shù)討論.

我國(guó)在地球潮汐與地震活動(dòng)關(guān)系研究方面也開(kāi)展了大量的工作. 1959年，以中蘇國(guó)際合作觀測(cè)方式在甘肅蘭州地震臺(tái)進(jìn)行重力場(chǎng)潮汐變化觀測(cè)研究. 1966年邢臺(tái)地震發(fā)生后，在北京北安河建立了第一個(gè)為監(jiān)測(cè)地震活動(dòng)服務(wù)的重力固體潮觀測(cè)臺(tái)站. 1980年，中國(guó)地震局地球物理研究所與美國(guó)哥倫比亞大學(xué)進(jìn)行了局部重力場(chǎng)變化與地震活動(dòng)關(guān)系的國(guó)際合作，在京津唐張等地區(qū)建立7個(gè)定點(diǎn)連續(xù)重力站（盧紅艷等，2004）. 經(jīng)過(guò)“九五”、“十五”、“十一五”、“陸態(tài)網(wǎng)絡(luò)”等建設(shè)，我國(guó)逐步建成了80多個(gè)連續(xù)重力站.

吳慶鵬等（1978）利用北安河和密云重力臺(tái)站1976年1月1日至9月16日的重力固體潮觀測(cè)資料，對(duì)唐山地震前M2波重力潮汐因子的變化趨勢(shì)進(jìn)行了分析，對(duì)如何利用重力資料進(jìn)行地震預(yù)報(bào)進(jìn)行了探討. 陳益惠（1979）、唐伯雄（1980）分別利用調(diào)和分析法、勒卡拉茲和維涅第科夫方法，對(duì)北京地區(qū)、昆明地區(qū)重力固體潮觀測(cè)的結(jié)果進(jìn)行了分析. Gu等（1998）分析了1982～1998年在京津唐張地區(qū)的16個(gè)M4～5地震前重力變化圖像，并從理論模型上進(jìn)行了解釋. 吳雪芳等（1984,1991, 1996）利用重力潮汐因子變化分析研究了地震預(yù)報(bào)的可能和條件；在利用潮汐參數(shù)進(jìn)行云南瀾滄、耿馬等地震預(yù)測(cè)實(shí)踐過(guò)程中，提出了固體潮預(yù)報(bào)地震的理論基礎(chǔ)和方法，闡明了重力方法在地震預(yù)測(cè)工作中的作用. 魏望生等（1990）對(duì)滇西下關(guān)和彌渡兩個(gè)臺(tái)站進(jìn)行了重力固體潮變化研究，確定了滇西地區(qū)主波潮汐因子的最佳值，并分析了瀾滄地震前后潮汐和非潮汐變化特征. 吳翼麟等（1995）的研究結(jié)果認(rèn)為我國(guó)對(duì)重力固體潮觀測(cè)臺(tái)網(wǎng)的觀測(cè)環(huán)境、觀測(cè)精度已初步達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，可廣泛應(yīng)用于地震預(yù)報(bào)，根據(jù)全國(guó)30個(gè)臺(tái)站3年的觀測(cè)資料統(tǒng)計(jì)，傾斜潮汐因子出現(xiàn)異常后1～6個(gè)月內(nèi)，距臺(tái)站100 km范圍內(nèi)發(fā)生5級(jí)地震、200 km范圍內(nèi)發(fā)生6級(jí)地震、400 km范圍內(nèi)發(fā)生7級(jí)地震的平均概率為0.39. 何翔等（1996）研究認(rèn)為潮汐因子異常既有地震“源兆”信息，也有地震“場(chǎng)兆”信息，7級(jí)大震可觀測(cè)到400多千米的傾斜潮汐因子振幅顯著變化. 楊又陵（1990）發(fā)現(xiàn)烏魯木齊紅山重力臺(tái)站在1983年新疆和靜東北MS5.2、1987年羅布泊MS5.7地震前，重力潮汐出現(xiàn)明顯的異常.

2000年以來(lái)，隨著儀器觀測(cè)精度的提高，微弱信號(hào)的提取分析方法也開(kāi)始嶄露頭角. 周摯等（2008）利用HHT方法獲取了昆明、下關(guān)重力固體潮的地震前兆信息，認(rèn)為重力固體潮在大震前存在頻率分化異?，F(xiàn)象，為進(jìn)一步深化固體潮理論預(yù)報(bào)地震提供了新的分析方法. 2001年昆侖山口西8.1級(jí)巨震前，重力儀觀測(cè)到重力擾動(dòng)異常（王武星等，2007）. 2008年汶川8.0級(jí)、2013年蘆山7.0級(jí)以及2014年于田7.3級(jí)等多次大震前，全國(guó)范圍內(nèi)的臺(tái)站重力儀也檢測(cè)到了大震前的重力擾動(dòng)異常（胡小剛等，2010；王新勝等，2013，2014）.Wei等（2013）基于郫縣GS15型重力儀捕捉到距離震中約50 km的蘆山7.0級(jí)大震產(chǎn)生的約0.5×10-8ms-2的同震重力異常信號(hào)，這與位錯(cuò)模型模擬結(jié)果具有較好的一致性. 楊錦玲等（2017）分析了2008年3月和2014年2月新疆于田兩次MS7.3地震前重力短臨異常信號(hào)，認(rèn)為2008年大震前牡丹江臺(tái)、沈陽(yáng)臺(tái)和漳州臺(tái)三個(gè)重力臺(tái)站記錄到高頻擾動(dòng)信號(hào)；2014年大震前8個(gè)臺(tái)站記錄到兩組不同頻段的重力擾動(dòng)信號(hào)，震前6天的第一組信號(hào)出現(xiàn)在東北臺(tái)站，震前3天的第二組擾動(dòng)信號(hào)集中在東南臺(tái)站，兩組擾動(dòng)信號(hào)振幅呈現(xiàn)從北到南、從東到西逐步衰減的一種時(shí)空分布規(guī)律. 申重陽(yáng)等（2020）認(rèn)為蘆山地震前1個(gè)月，南北地震帶的區(qū)域潮汐因子（2008年1月至2013年2月）趨勢(shì)變化呈四象限分布特征，地震發(fā)生在四象限分布中心附近，可能與閉鎖剪力模式有關(guān). 然而在利用固體潮或潮汐參數(shù)進(jìn)行地震預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)時(shí)，雖然提出了一些預(yù)測(cè)指標(biāo)和部分理論，但仍停留在經(jīng)驗(yàn)預(yù)報(bào)的層面上.

3 衛(wèi)星重力變化研究

傳統(tǒng)的地面重力測(cè)量雖然觀測(cè)精度高，但存在空間分布不均勻和時(shí)間分辨率低等不足，且受觀測(cè)條件的限制，難以捕獲到發(fā)生在海域的大震造成的重力變化，而衛(wèi)星重力測(cè)量，其空間分布覆蓋均勻，可以有效彌補(bǔ)海洋一側(cè)常規(guī)重力觀測(cè)方法的不足，對(duì)于深入研究海洋俯沖帶上的大震形變具有重要意義（鄭增記，2020）. 相比地面連續(xù)重力和流動(dòng)重力觀測(cè)，衛(wèi)星重力可以全天候、全球覆蓋、連續(xù)性、成本低及不受地域地形限制等諸多優(yōu)點(diǎn)，作為空間對(duì)地觀測(cè)手段監(jiān)視地球重力場(chǎng)變化得到了快速的發(fā)展. 自2002年3月GRACE（Gravity Recovery and Climate Experiments）重力衛(wèi)星發(fā)射以來(lái)，隨著觀測(cè)數(shù)據(jù)的積累和地震位錯(cuò)理論、模型的不斷完善，通過(guò)GRACE重力衛(wèi)星來(lái)監(jiān)測(cè)大震的技術(shù)手段越來(lái)越成熟.

早在GRACE重力衛(wèi)星發(fā)射之前，Wahr（1998）就給出了時(shí)變重力場(chǎng)的基本理論和方法，并進(jìn)行數(shù)值模擬計(jì)算. Sun和Okubo（2004）對(duì)發(fā)震斷層模型進(jìn)行參數(shù)反演，結(jié)合GRACE觀測(cè)精度特點(diǎn)認(rèn)為，GRACE重力衛(wèi)星在理論上能夠檢測(cè)出大于MW9.0的剪切型地震或者大于MW7.5的拉張型地震的同震形變信號(hào)，該理論隨后被許多學(xué)者利用近些年發(fā)生的大地震數(shù)據(jù)所驗(yàn)證. Mikhailov等（2004）利用GRACE重力衛(wèi)星時(shí)變重力場(chǎng)模型數(shù)據(jù)，基于數(shù)值模擬的方法，計(jì)算了不同震級(jí)地震構(gòu)造活動(dòng)引起的重力場(chǎng)變化. Han等（2006）使用GRACE提取出了2004蘇門答臘造成的同震重力變化，提出強(qiáng)震造成海洋地殼膨脹現(xiàn)象，是世界上第一個(gè)利用衛(wèi)星重力探測(cè)到同震變化的學(xué)者，具有劃時(shí)代意義.美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局Pollitz（2006）在《Science》上撰文指出GRACE衛(wèi)星重力對(duì)地震監(jiān)測(cè)具有重大意義.Chen等（2007）對(duì)GRACE RL04重力數(shù)據(jù)加上去相關(guān)和300 km高斯濾波獲得了蘇門答臘地震同震重力變化信號(hào)，研究了地震前后的重力變化時(shí)間序列. Panet等（2007）基于連續(xù)小波方法分析了GRACE時(shí)變重力場(chǎng)模型數(shù)據(jù)，認(rèn)為地下深部物質(zhì)密度變化及其地殼垂向運(yùn)動(dòng)是同震形變的主要原因. 段虎榮等（2009）利用GRACE衛(wèi)星重力資料，分析了2008年汶川MS8.0地震前后中國(guó)大陸區(qū)域重力場(chǎng)變化，并利用地殼膨脹模型理論對(duì)同震重力變化現(xiàn)象進(jìn)行了闡述. 邢樂(lè)林等（2009, 2010, 2011 ）利用GRACE重力衛(wèi)星數(shù)據(jù)結(jié)合向上延拓技術(shù)和位錯(cuò)模型等理論驗(yàn)證手段，分析了一些典型地震發(fā)震斷層的深部構(gòu)造活動(dòng)特征. 鄒正波等（2012, 2013,2015, 2016 ）利用GRACE重力衛(wèi)星數(shù)據(jù)對(duì)中國(guó)汶川MS8.0、日本MW9.0、尼泊爾MS8.1等大震的區(qū)域重力場(chǎng)變化進(jìn)行了分析與研究. Cambiotti等（2012）聯(lián)合Sumatra-Andaman大震震源機(jī)制及GNSS觀測(cè)結(jié)果，給出了結(jié)合GRACE約束條件下的改進(jìn)有限斷層模型. Cambiotti（2013）提出了一種基于GRACE衛(wèi)星重力數(shù)據(jù)反演地震參數(shù)的方法，并應(yīng)用于2011年日本MW9.0地震（安東東，2018）. 姜永濤等（2015）對(duì)2010年智利MW8.8地震的同震重力變化和重力梯度變化做了研究.Fuchs等（2016）利用GRACE、GOCE重力梯度觀測(cè)數(shù)據(jù)，并結(jié)合GNSS觀測(cè)結(jié)果，反演了2011年日本MW9.0地震發(fā)震斷層分布. 瞿偉等（2017）扣除水文因素的影響，分析了尼泊爾8.1級(jí)地震前后震中及周緣區(qū)域重力場(chǎng)變化和震源區(qū)特征點(diǎn)的重力變化特征.

以探測(cè)時(shí)變重力場(chǎng)為主要科學(xué)目標(biāo)的GRACE重力衛(wèi)星可以從觀測(cè)周期與空間覆蓋等方面補(bǔ)充地面重力觀測(cè)的不足. GRACE重力衛(wèi)星在軌運(yùn)行15年（2002年3月17日至2017年10月10日）獲得了大量的300 km空間分辨率、月時(shí)間分辨率的動(dòng)態(tài)重力場(chǎng)，為水文學(xué)、冰川學(xué)、氣象學(xué)及地震學(xué)研究做出了重要的貢獻(xiàn)（Tapley et al., 2019）. 已成功提取到多次地震相關(guān)的重力變化（Han et al.,2006; 王武星等, 2010, 2014; 張克亮等, 2014; Dai et al., 2016; Zheng et al., 2018; 鄒正波等, 2021），最小震級(jí)（鄂霍次克海）可達(dá)MW8.3地震（Zhang et al., 2013），為地震孕育發(fā)生過(guò)程的重力場(chǎng)動(dòng)態(tài)變化提供了科學(xué)樣本，具備開(kāi)展大震研究的潛力.GRACE-FO（GRACE Follow-on，2018年5月22日發(fā)射）是GRACE的后續(xù)衛(wèi)星，它在復(fù)制GRACE的基礎(chǔ)上，配備了更高精度的星間激光測(cè)距儀，已在全球范圍內(nèi)成功延續(xù)了GRACE衛(wèi)星計(jì)劃（Boergens et al., 2020）. 當(dāng)前GRACE-FO高精度星間激光測(cè)距技術(shù)的采用并沒(méi)有有效提高月重力場(chǎng)模型精度，且加速度計(jì)及大氣海洋模型精度有待于進(jìn)一步提高，同時(shí)衛(wèi)星星座的采用將是提高衛(wèi)星重力精度的有效方法. 目前國(guó)內(nèi)的天琴二號(hào)衛(wèi)星及未來(lái)通過(guò)國(guó)際合作建立的衛(wèi)星星座，將為探測(cè)更多地震事件提供了新的契機(jī)（鄒正波等，2021）.

4 問(wèn)題與展望

4.1 問(wèn)題

在我國(guó)，重力測(cè)量作為一種研究、預(yù)測(cè)地震的手段，已走了50多年的歷程，通過(guò)不斷地探索實(shí)踐，逐漸認(rèn)識(shí)和捕捉到了與強(qiáng)震孕育發(fā)生相關(guān)的典型重力變化特征，為中國(guó)地震局年中、年度地震趨勢(shì)會(huì)商提供了重要依據(jù)，并取得了多次中期預(yù)測(cè)成功的案例（毛經(jīng)倫等，2018；申重陽(yáng)等，2020）.在強(qiáng)震來(lái)臨前呈現(xiàn)出上升與下降變化的四象限分布或沿主要構(gòu)造帶出現(xiàn)重力變化梯度帶等特征，震中往往落于重力等值線的低值區(qū)，這也是近20年來(lái)運(yùn)用重力監(jiān)測(cè)手段進(jìn)行地震研究、預(yù)測(cè)的成功經(jīng)驗(yàn). 申重陽(yáng)等（2011, 2012, 2020）從能量積累和破裂角度提出了大震判別基本準(zhǔn)則和閉鎖剪力模式，為地震預(yù)測(cè)和機(jī)理解釋提供了理論依據(jù). 還有諸多研究人員基于對(duì)以往震例重力變化異常范圍、量級(jí)、持續(xù)時(shí)間與強(qiáng)震關(guān)系，進(jìn)行了大量的數(shù)理統(tǒng)計(jì)與分析研究（賈民育等，2000；祝意青等，2018；胡敏章等，2019；申重陽(yáng)等，2020），為地震預(yù)測(cè)提供了方法經(jīng)驗(yàn). 雖然重力時(shí)變監(jiān)測(cè)目前已在中國(guó)大陸的地震監(jiān)測(cè)與研究中獲取了較為成功的經(jīng)驗(yàn)，但距離地震預(yù)測(cè)預(yù)防等減災(zāi)需求，尚有不足，主要存在以下問(wèn)題：

（1）重力的實(shí)際監(jiān)測(cè)能力直接決定了對(duì)我國(guó)大陸重點(diǎn)地區(qū)重力場(chǎng)演化及其與地震活動(dòng)關(guān)系的研究能力，我國(guó)現(xiàn)行監(jiān)測(cè)網(wǎng)布局分布不均勻，重力監(jiān)測(cè)點(diǎn)主要分布于大華北與南北地震帶，而在青藏高原及其周邊地區(qū)分布較少，時(shí)空分辨率不夠，所得到的信息是殘缺不全的，對(duì)6級(jí)強(qiáng)震仍不具備監(jiān)測(cè)能力，不能有效地捕捉到強(qiáng)震孕育發(fā)生過(guò)程中出現(xiàn)的完整前兆信息.

（2）絕對(duì)重力標(biāo)定和控制程度較低、絕對(duì)重力與相對(duì)重力沒(méi)有進(jìn)行準(zhǔn)同步測(cè)量，不能很好地消除相對(duì)重力儀格值標(biāo)定引起的系統(tǒng)誤差. 連續(xù)重力與流動(dòng)重力的融合程度較低，以超導(dǎo)重力儀為代表的微漂移、高穩(wěn)定性儀器裝備數(shù)量匱乏. 連續(xù)重力儀數(shù)量少、站網(wǎng)臺(tái)站空間分辨率低，儀器零漂大，缺乏絕對(duì)標(biāo)定，難以實(shí)現(xiàn)對(duì)中國(guó)大陸重點(diǎn)地區(qū)的有效監(jiān)測(cè).

（3）重力時(shí)變測(cè)量是當(dāng)前地震監(jiān)測(cè)中最精密和困難的工作，地震重力監(jiān)測(cè)獲取的是微伽級(jí)變化. 觀測(cè)技術(shù)很重要，數(shù)據(jù)處理的及時(shí)性也十分關(guān)鍵. 中國(guó)大陸重力基本網(wǎng)由多個(gè)部委共同完成重力觀測(cè)任務(wù). 由于觀測(cè)不同步，野外作業(yè)時(shí)長(zhǎng)達(dá)7～8個(gè)月，甚至更長(zhǎng)，不能及時(shí)有效融合所有監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù). 因此，數(shù)據(jù)處理的及時(shí)性顯得格外重要，由于目前主要以絕對(duì)重力控制下的相對(duì)重力測(cè)量為主，不同的人采用不同的數(shù)據(jù)處理方法可能會(huì)獲取不同的計(jì)算結(jié)果，應(yīng)確保計(jì)算結(jié)果的可靠性.

（4）時(shí)變重力研究中，構(gòu)造和水的影響是造成地面重力變化最大的因素，如何扣除掉地表冰雪、湖泊和地下水等質(zhì)量對(duì)重力變化的影響和貢獻(xiàn)，有效提取反映構(gòu)造和動(dòng)力學(xué)變化的信號(hào)是亟待加強(qiáng)的工作.

（5）在深入認(rèn)識(shí)震前重力場(chǎng)變化特征方面，雖然先后提出過(guò)質(zhì)量遷移、密度變化、斷層位錯(cuò)和蠕動(dòng)、聯(lián)合膨脹、閉鎖剪力等模式，在揭示重力場(chǎng)變化的物理機(jī)制等方面取得了一定的進(jìn)展，但在實(shí)際地震預(yù)測(cè)中仍受制于重力觀測(cè)網(wǎng)布局及測(cè)量技術(shù).

4.2 展望

在各種自然災(zāi)害中, 地震是對(duì)人類生活影響最嚴(yán)重的一種自然災(zāi)害. 可想而知，如果通過(guò)地震監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)能準(zhǔn)確預(yù)測(cè)大震何時(shí)何地發(fā)生，對(duì)于造福人類來(lái)講是非常重要的. 但是，預(yù)測(cè)地震又是非常困難的. 地震預(yù)報(bào)一直是世界公認(rèn)的科學(xué)難題，地震機(jī)理極其復(fù)雜，但并不是完全不可知的. 地震的發(fā)生本是地下構(gòu)造運(yùn)動(dòng)由慢變快的變形過(guò)程，問(wèn)題在于是否能觀測(cè)、記錄到，即使觀測(cè)到了，又能否識(shí)別（馬瑾，2016）.

近年來(lái)，受益于中國(guó)大陸地震重力觀測(cè)網(wǎng)的不斷優(yōu)化完善，重力技術(shù)管理部及各個(gè)省局地震重力監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)隊(duì)伍的不斷加強(qiáng)與人才培養(yǎng)，流動(dòng)重力發(fā)揮著越來(lái)越重的作用，取得了多次中期預(yù)測(cè)成功案例. 但目前絕對(duì)重力儀偏少，相對(duì)重力儀存在一定的零漂，使地面流動(dòng)觀測(cè)和臺(tái)站定點(diǎn)連續(xù)觀測(cè)數(shù)據(jù)效能大打折扣. 因此，從長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展來(lái)看，應(yīng)發(fā)展高精度絕對(duì)重力觀測(cè)技術(shù)代替流動(dòng)相對(duì)重力觀測(cè)技術(shù)；發(fā)展低漂移（超導(dǎo)）或無(wú)漂移式定點(diǎn)連續(xù)觀測(cè)技術(shù)代替彈簧式定點(diǎn)連續(xù)觀測(cè)技術(shù)；發(fā)展低空衛(wèi)星重力觀測(cè)技術(shù)彌補(bǔ)地面重力觀測(cè)技術(shù)的不足（祝意青等，2020）. 未來(lái)，隨著觀測(cè)技術(shù)的進(jìn)步、重力場(chǎng)時(shí)空監(jiān)測(cè)分辨力的增強(qiáng)，基于多源重力觀測(cè)數(shù)據(jù)的融合及重力異常與地震活動(dòng)關(guān)系研究進(jìn)一步深入，時(shí)變重力在地震預(yù)測(cè)與研究中的作用會(huì)越發(fā)顯著.