基于重力和GPS的山西地区形变特征分析摘要：利用山西地区多年来积累的流动重力和区域GPS资料，从段、线、面对山西地区（34°～41°N，110°～115°E）2009―2015年重力场动态变化特征进行精细处理和详细分析，同时将水平总梯度分析方法用于重力场动态变化的异常提取中，最后对比相同时间尺度的重力场和应力应变场获得近年西地区地壳形变精细变化特征。结果表明：重力水平总梯度具有比重力异常更高的灵敏度，两者的动态变化特征都显示出，在山西北部恒山断裂、六棱山断裂和口泉断裂附近的阳原―大同一带、南部中条山断裂的临汾―夏县一带和中东部太行山山前断裂的邯郸―安阳附近都存在着较为显著的异常变化；通过对比分析认为相同时间尺度的重力场和应变场有较好的对应关系，联合分析重力和应变场有助于对地壳形变和深部物质变化产生的孕震机理获得更深刻的认识。关键词：重力场；水平总梯度；应变场；形变特征；山西地区：P31572文献标识码：A：1000-0666（2017）01-0101-100引言流动重力和区域GPS测量是2种常规的前兆形变观测手段，多期的重复测量可以较好地反映出地球重力场和地壳形变的变化特征（李辉等，2009；祝意青等，2012；陈石等，2011；王小亚等，2002；刘峡等，2006）。在地震的孕育过程中，地壳内部应力的作用、应变的积累、介质密度的?化和物质迁移等都将导致区域重力场和应变场不同程度的变化（申重阳等，2009；祝意青等，2009；杨国华等，2012；武艳强等，2013）。因此综合分析重力和应变场的动态变化，从中提取具有前兆意义的异常，可以为地震趋势研判提供可靠的判定依据（戴王强等，2007；陈石等，2011）。山西断陷带位于鄂尔多斯块体与华北平原块体衔接部位，是华北主要地震活动带之一，其强震活动频繁、地震灾害严重（王秀文，1995）。该断陷带由一系列断陷盆地及其间的横向隆起组成的一条北北东向的活动构造带构成，总体呈“S”型，区域内主要活动断裂为北东、北北东和北东东向3组，它们控制着盆地的边界和盆地的发育（国家地震局《鄂尔多斯周缘活动断裂系》课题组，1988）。目前针对山西断陷带重力场和GPS应变场的研究成果并不少见（祝意青等，2013；李真等，2013；冯建林等，2013；玄松柏等，2014；贾宇鹏等，2015；王秀文等，2016；郭良迁等，2010；王秀文等，2010），但大多是将重力和GPS单独进行分析，本文着重在分析山西断陷带2009―2015年最新的重力场变化特征的基础上，结合相同时间尺度的应变场，共同探讨地下物质密度变化引起的地表重力变化与反映地表微形变的应变场的时-空变化特征的一致性，以获得新的见解和认识。1资料选取及处理情况随着地震监测预报工作的深入开展，观测技术在不断发展，全国地震流动重力测网的监测能力也在不断提升，中国地震局于2009年对大华北地区主要活动构造带上的地震重力区域网进行了调整、优化和改造（李辉等，2010），使很多分散的区域网有效地连接起来，并对测网进行绝对重力控制，形成了完整的大华北重力监测网。山西地区的重力监测网主要由中国地震局地球物理勘探中心每期使用2～6台LCR-G型仪器完成，每年观测两期。为了使处理结果更加准确、可靠，平差精度更高，本文使用山西地区及其周边河北、河南、首都圈等多个测网2009年以来共13期的流动重力复测资料进行联合平差计算，测区重力测网分布如图1所示。---本文来源于网络，仅供参考，勿照抄，如有侵权请联系删除---每期资料处理均采用同期绝对重力控制下的相对重力联测的经典平差方法，其中绝对重力点选取的是太原、郑州、白家疃、托克托，绝对重力控制的均匀分布可有效减小相对重力联测中传递误差的影响。平差后单期重力观测资料的点值平均精度均优于10×10-8m/s2（表1），说明本研究使用的观测资料和处理结果是可靠的。为了有效地监测山西断陷带地壳运动和大震活动趋势，山西省地震局于1995年沿山西带两侧布设了由40个点组成的GPS监测网，点位分布跨越了山西地区南北向的主要断裂带，且分布较为均匀，相邻点距约为十几至数十千米不等。目前除3个测站遭到破坏外，其余37个测站均能正常使用。计算时，为了使对研究区场的描述更加清晰和...