[科普中国]-重力水平梯度

重力水平梯度表示重力场强度g在水平方向x和Y上二的变化率，即重力位二阶导数Wzx(或gx)和Wzy(gy)。重力水平梯度可通过扭秤直接测定，或者利用重力场进行换算，单位为E。

重力水平梯度及其在地震重力前兆中的研究首先根据水平无限长圆柱形地质体的理论重力异常，在频率域使用余弦变换法，通过位场变换计算了水平方向的重力梯度，并与理论重力梯度做比较，发现余弦变换法计算得到的水平重力梯度是可靠的1。其次，使用频率域中的余弦变换法计算了2010年9月至2012年10月芦山地震前的累积重力水平梯度，并求得沿龙门山断裂带走向和垂向的重力水平梯度。结果表明：沿断裂带走向和垂向的重力梯度能够以明显的条带状更好地显现出重力在断裂两侧的相对变化，并且芦山震中位于重力梯度高值区的中间地带;重力水平总梯度变化显示，在理县-芦山一带、康定-石棉一带为重力梯度高值区，且高值区位置及走向与区域断裂构造基本重合，并在理县、康定以及石棉附近重力水平梯度值为极值区。

重力水平梯度与芦山地震前的重力变化2013年4月20日，四川省芦山县发生Ms7.0地震，地震发生前，祝意青等(2013)利用多期流动重力数据做出了一定程度的中期预测，尤其是地点的预测。本文对该文献中的2010年9月至2012年5月间的累积重力变化数据利用余弦变换法分别求取纬线方向、经线方向上的重力梯度，进而求得水平方向总梯度，并根据方向导数的定义求取了在龙门山断裂带走向方向(N50oE)及其正交方向(N40oW)上的水平导数，定量分析了芦山地震前的重力梯度变化情况。在数据处理中，首先将测网内分散于测点上的重力变化进行0. 3ox0. 3o的网格化(使用最小曲率方法进行网格化)，然后将经纬度网格进行投影变换为距离(单位km)，再对变换后的重力数据进行重力梯度的求解，最后在画图中将距离测网边界较远区域的数据舍掉。

累积重力水平梯度与芦山地震芦山地震发生在NE向重力梯度上，位于2个高值区的中间地带，同时也位于2个NW向重力梯度极值区的中间地区。由芦山地震前2010年9月至2012年10月实测的累积重力异常通过位场变换计算得到的纬向和经向上的重力梯度分析表明，芦山震中位于纬线方向上和经线方向上的重力梯度高值区边缘，测区内纬向上的重力梯度最大值出现在康定附近，与芦山地震前的预测震中(祝意青等，2013)基本重合;经向上高值区集中在芦山震中附近，且经向上的重力梯度最大值出现在芦山震中附近。经向的重力梯度高值区走向呈现明显的条带性，并大致与区域内的马尔康断裂、龙门山断裂、鲜水河断裂走向一致，纬向的重力梯度没有明显的特点。

重力变化NE向(龙门山断裂带走向)的水平梯度显示，芦山震中位于马尔康一理县、康定一石棉2个高梯度值区的过渡带上，即重力变化高梯度带的转折部位;而重力变化在NW向的水平梯度显示，芦山震中位于龙门山断裂带两端极值区的中间边缘地带。而NW向的水平重力梯度显示重力变化沿NW向的马尔康断裂和鲜水河断裂呈现明显的条带状，同时NW向的水平重力梯度沿龙门山断裂和鲜水河断裂也显示出明显的条带状。NE向和NW向上的重力水平梯度比经纬向的呈现更鲜明的条带性。

芦山地震前的重力水平总梯度表明，在芦山地震前重力梯度在理县一芦山一带、康定一石棉一带附近呈现重力梯度值高值区，走向与区域内的龙门山断裂带及鲜水河断裂带基本一致。高值区内都江堰附近的极值区可能与汉川地震有关，而康定一石棉间的极值区(康定附近的极值达到 1. 5 以上)可能主要包含了2013年4月20日芦山Ms7. 0地震的前兆信息，但应该也包含了2014年11月22日康定Ms6. 3地震的前兆信息。

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王宁 - 副教授 - 西南大学