略说对重力异常的分析

1理论模型数据试验对比

优化滤波法以频段3为浅源信息、频段1和2为深源信息进行滤波，结果见a．对比上述各图可见，带通滤波法、熵滤波法、非线性滤波法和优化滤波法均能有效地压制高斯噪声干扰，除了C层有效信号保留得不是很好外（因为其频率与噪声较接近），A和B层的有效信号都得到了较好的保留；而向上延拓法在压制高斯噪声干扰的同时，也部分压制了有效信号．在进行分离区域异常时，带通滤波法的滤波波长为4000m，向上延拓高度为1000m；熵滤波法滤波窗口为3000m；非线性滤波法的滤波波长为4000m；优化滤波法以频段2和3为浅源信息、频段1为深源信息进行滤波，所得结果如b所示．通过对比分析可知，带通滤波法、向上延拓法和熵滤波法在有效压制高频噪声干扰及B，C层局部异常的同时，也部分压制了A层的区域异常，尤其是向上延拓法的区域异常被压制最多；非线性滤波法较好地保留了区域异常，但B层的局部异常压制不够彻底，部分遗留在区域异常上；优化滤波法不仅有效地压制了高斯噪声干扰及B，C层的局部异常，A层的有效信号也得到了较完整的保留．分别利用各种方法去除高斯噪声后的异常减去区域异常，即可得到分离B，C层的局部异常，所得结果如c所示．通过对比上述各图可知，带通滤波法、向上延拓法和熵滤波法都能有效分离出B，C层的局部异常，但也遗留了A层的部分区域异常，尤其是向上延拓法的区域异常遗留较多；非线性滤波法分离结果没有明显的区域异常，但B层的局部异常被部分压制；优化滤波法则有效压制了高斯噪声及A层的区域异常，B，C层的有效信息都被较好地保留了下来．通过上述理论模型数据试验对比分析得出，优化滤波法异常分离效果最好，非线性滤波法次之，带通滤波法和熵滤波法再次之，向上延拓法分离效果最差．因此，下面我们将利用优化滤波法对芦山地震震区布格重力异常进行处理，以初步分析认识此次地震发生的构造背景．3芦山地震震区重力异常分离与特征分析本文采用的布格重力异常数据来自中国地质调查局，比例为1∶100万，网格化点、线间距均为5km．研究区内布格重力异常均为负值，异常值由南东北西逐渐减小，异常幅度。

龙门山断裂带为研究区内一条显著的重力梯度带，近北东走向．其布格重力异常值由成都的－150×10－5m／s2向西到马尔康的－390×10－5m／s2，最大梯度变化达2．5（×10－5m／s2）／km．该重力梯度带在天全附近分为两支，西支与围绕青藏高原北部和东部的巨大重力梯度带重合，向西南方向延伸；东支则向东南方向伸展，至遵义附近．此次芦山MS7．0地震接近研究区内龙门山重力梯度带分叉处，且MS≥3．0余震呈近北东向展布，与梯度带走向基本一致．龙门山构造带东西两侧，重力异常变化逐渐平缓．扬子地块重力异常等值线以北东向走向为主。

2范围内变化

将频段12对应的深部场源视为区域异常，频段36对应的细节之和视为局部异常．采用优化滤波法分离研究区布格重力异常所得到的剩余重力异常，异常幅值在20×10－520×10－5m／s2之间，表明其主要显示地壳中浅部构造特征．该图中龙门山断裂带反映为与地表断裂走向基本一致的高重力异常带，认为该断裂带重力异常主要是由地壳中浅部密度结构不均匀引起的．天全北部附近，沿龙门山断裂带走向的高重力异常带被另一条北北西向的高重力异常带错断，芦山地震震区即位于该异常带连贯性薄弱地段东侧，异常值剧烈变化地区．扬子地块内部在大面积负重力异常上分布着3条走向近似平行的宽缓高重力异常带，异常形式较为单一，表现出稳定块体特征．研究区内松潘甘孜地块高重力异常带由北部的北北西走向，往南快速变为北西走向，显示青藏高原东缘持续向四川盆地的挤压作用．给出了优化滤波法分离得到的研究区区域重力异常．其分布形态与布格重力异常的分布形态类似，但主要反映了地壳深部及上地幔顶部场源信息．由可见，松潘甘孜地块与扬子地块分别位于近北东向的巨大重力梯度带两侧，其中红色实线为梯度带变化最为剧烈的地方．同样是在天全北部地区，该重力梯度带分为两支，西支向西南方向延伸，东支则向东南方向伸展，与浅部构造特征存在较大差异．由此推测天全以北附近地区构造复杂，地壳深浅部耦合较差．从中我们还可以看出，研究区深部块体边界与地表大地构造单元界线位置不同，说明龙门山推覆体下的莫霍面为一较陡的斜坡．本文还采用优化滤波法提取了研究区基底面深度重力异常．以前人所做的深地震测深结果为约束，利用频率域密度界面反演方法得到了芦山地震震区及邻区基底深度分布图．可以看出，龙门山断裂带为基底隆起区，基底深度7km左右．该断裂带以东的扬子地块普遍处于基底隆起区，沉积盖层较薄；而断裂带西部的松潘甘孜地块则位于基底凹陷区，马尔康康定一线最深达到12km，西北方向逐渐减薄．与汶川地震震中绝大多数分布在基底的隆起区不同，芦山地震震中主要分布于基底的局部凹陷区，这方面还需要我们进一步深入研究.本文首先介绍了5种重力异常分离方法（带通滤波法、向上延拓法、熵滤波法、非线性滤波法和优化滤波法）的基本原理，然后通过同一组理论模型数据试验，对比分析5种异常分离方法的结果，从中优选出效果较好的异常分离方法对芦山地震震区布格重力异常进行处理，并初步分析了研究区重力异常特征。

3结论

该重力梯度带在天全附近分为两支，西支与围绕青藏高原北部和东部的巨大重力梯度带重合，向西南方向延伸；东支向东南方向伸展至遵义附近．此次芦山地震震区接近研究区内龙门山重力梯度带分叉处，且MS≥3．0余震呈近北东向展布，与梯度带走向基本一致．说明此次强地震的发生与重力梯度带下方深部结构和构造活动密切相关．研究区剩余重力异常中，龙门山断裂带反映为与地表断裂走向基本一致的高重力异常带，认为该断裂带重力异常主要是由地壳中浅部密度结构不均匀引起的．天全北部附近地区，沿龙门山断裂带走向的高重力异常带被另一条北北西向的高重力异常带错断，芦山地震震区即位于该异常带连贯性薄弱地段东侧的异常值剧烈变化地区．同样是在天全以北地区，区域重力异常梯度带分为两支，西支向西南方向延伸，而东支则向东南方向伸展，与浅部构造特征存在较大差异．由此推测芦山地震震区构造复杂，地壳深浅部耦合较差，此次强地震的发生受浅部和深部构造的共同控制．研究区龙门山断裂带为基底隆起区，基底深度为7km左右．断裂带以东的扬子地块普遍处于基底隆起区，沉积盖层较薄；而断裂带西部的松潘甘孜地块则位于基底凹陷区，马尔康康定一线最深达到12km．与汶川地震震中绝大多数分布在基底的隆起区不同，芦山地震震中主要分布于基底的局部凹陷区，这方面还需要我们进一步深入研究。石

作者：磊陈石蒋长胜徐伟民卢红艳郭凤义单位：中国地震局地球物理研究所