地震微重力测量方法、原理与应用
前言
地球重力场测量作为一种地球物理手段,是用于研究地球内部物质组成和分布的重要工具。而伴随着地球物质的运动与迁移,地球重力场随着时间会产生一定区域范围内的微弱变化。
地震活动作为构造运动的一种表现形式,通常在孕震期会产生一定时空尺度的区域重力场变化。这种重力场随着时间的变化量级微弱,而通过现代高精度的重力测量手段是可以有效地监测到一定空间尺度的重力位变化。以监测地壳运动、研究与地震活动相关的重力场变化为目的的微重力研究,即地震微重力学。
上世纪七十年代,以Lacoste-Romberg型相对重力仪问世为标志,重力场测量的精度达到微伽量级,全球范围内多次大地震前都有观测到了区域重力场变化的报道。从重力场变化的成因方面,物质运移模型被多次提出。
但由于重力场变化信号的信噪比不高,且测量手段与研究方法具有一定特点,因此,地震微重力在测量方法、反演解释、质量评估等多个方面,应根据解决问题的对象和信号的物理背景不同,单独采取研究。地震微重力测量与勘探重力测量、大地重力测量不同之处在于:
1、地震微重力测点跨度大,间距多为十几公里至几十公里,且需要定期同点位复测,由于以相对重力测量为主,因此,测点段差和相应的差分变化为主要数据产品;
2、由于地球重力场的非潮汐部分其空间变化远大于时间变化,并且地震微重力测量到的物理量变化仅为十几至几十微伽量级,同时,由于仪器、环境等因素带来的误差就在几微伽至十几微伽量级,因此,地震微重力测量数据具有低信噪比特性;
3、地震微重力测量由于仪器需要人工搬运、测量闭合时间要求尽量较短,为了保证工作效率,通常选沿实际公路和通过性好的地形条件位置进行测网设计,因此,地震微重力测量的测点空间位置分布是不均匀、且有限的。由此带来的问题即是测量得到的重力场变化信号是局部的,且空间分布不完整。
以上所述的地震微重力测量,以“相对重力测量为主、低信噪比、测网覆盖不均”为三个主要特点,区别与其它重力学方法而被单独的提出来。
通过对板内地震多年来的研究和地震预报实践经验:“我国地震科学家创造性地提出了长、中、短、临渐进式”和“以场求源”等时空过程逼近的地震预测科学思路”。
而重力观测的目标一直被视为获取地壳运动规律的信息源,最终的目的是:重力观测连续化,技术无(微)漂移化。