略說對(duì)重力異常的分析

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1理論模型數(shù)據(jù)試驗(yàn)對(duì)比

優(yōu)化濾波法以頻段3為淺源信息、頻段1和2為深源信息進(jìn)行濾波，結(jié)果見a．對(duì)比上述各圖可見，帶通濾波法、熵濾波法、非線性濾波法和優(yōu)化濾波法均能有效地壓制高斯噪聲干擾，除了C層有效信號(hào)保留得不是很好外（因?yàn)槠漕l率與噪聲較接近），A和B層的有效信號(hào)都得到了較好的保留；而向上延拓法在壓制高斯噪聲干擾的同時(shí)，也部分壓制了有效信號(hào)．在進(jìn)行分離區(qū)域異常時(shí)，帶通濾波法的濾波波長(zhǎng)為4000m，向上延拓高度為1000m；熵濾波法濾波窗口為3000m；非線性濾波法的濾波波長(zhǎng)為4000m；優(yōu)化濾波法以頻段2和3為淺源信息、頻段1為深源信息進(jìn)行濾波，所得結(jié)果如b所示．通過對(duì)比分析可知，帶通濾波法、向上延拓法和熵濾波法在有效壓制高頻噪聲干擾及B，C層局部異常的同時(shí)，也部分壓制了A層的區(qū)域異常，尤其是向上延拓法的區(qū)域異常被壓制最多；非線性濾波法較好地保留了區(qū)域異常，但B層的局部異常壓制不夠徹底，部分遺留在區(qū)域異常上；優(yōu)化濾波法不僅有效地壓制了高斯噪聲干擾及B，C層的局部異常，A層的有效信號(hào)也得到了較完整的保留．分別利用各種方法去除高斯噪聲后的異常減去區(qū)域異常，即可得到分離B，C層的局部異常，所得結(jié)果如c所示．通過對(duì)比上述各圖可知，帶通濾波法、向上延拓法和熵濾波法都能有效分離出B，C層的局部異常，但也遺留了A層的部分區(qū)域異常，尤其是向上延拓法的區(qū)域異常遺留較多；非線性濾波法分離結(jié)果沒有明顯的區(qū)域異常，但B層的局部異常被部分壓制；優(yōu)化濾波法則有效壓制了高斯噪聲及A層的區(qū)域異常，B，C層的有效信息都被較好地保留了下來(lái)．通過上述理論模型數(shù)據(jù)試驗(yàn)對(duì)比分析得出，優(yōu)化濾波法異常分離效果最好，非線性濾波法次之，帶通濾波法和熵濾波法再次之，向上延拓法分離效果最差．因此，下面我們將利用優(yōu)化濾波法對(duì)蘆山地震震區(qū)布格重力異常進(jìn)行處理，以初步分析認(rèn)識(shí)此次地震發(fā)生的構(gòu)造背景．3蘆山地震震區(qū)重力異常分離與特征分析本文采用的布格重力異常數(shù)據(jù)來(lái)自中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局，比例為1∶100萬(wàn)，網(wǎng)格化點(diǎn)、線間距均為5km．研究區(qū)內(nèi)布格重力異常均為負(fù)值，異常值由南東北西逐漸減小，異常幅度。

龍門山斷裂帶為研究區(qū)內(nèi)一條顯著的重力梯度帶，近北東走向．其布格重力異常值由成都的－150×10－5m／s2向西到馬爾康的－390×10－5m／s2，最大梯度變化達(dá)2．5（×10－5m／s2）／km．該重力梯度帶在天全附近分為兩支，西支與圍繞青藏高原北部和東部的巨大重力梯度帶重合，向西南方向延伸；東支則向東南方向伸展，至遵義附近．此次蘆山MS7．0地震接近研究區(qū)內(nèi)龍門山重力梯度帶分叉處，且MS≥3．0余震呈近北東向展布，與梯度帶走向基本一致．龍門山構(gòu)造帶東西兩側(cè)，重力異常變化逐漸平緩．揚(yáng)子地塊重力異常等值線以北東向走向?yàn)橹鳌?/p>

2范圍內(nèi)變化

將頻段12對(duì)應(yīng)的深部場(chǎng)源視為區(qū)域異常，頻段36對(duì)應(yīng)的細(xì)節(jié)之和視為局部異常．采用優(yōu)化濾波法分離研究區(qū)布格重力異常所得到的剩余重力異常，異常幅值在20×10－520×10－5m／s2之間，表明其主要顯示地殼中淺部構(gòu)造特征．該圖中龍門山斷裂帶反映為與地表斷裂走向基本一致的高重力異常帶，認(rèn)為該斷裂帶重力異常主要是由地殼中淺部密度結(jié)構(gòu)不均勻引起的．天全北部附近，沿龍門山斷裂帶走向的高重力異常帶被另一條北北西向的高重力異常帶錯(cuò)斷，蘆山地震震區(qū)即位于該異常帶連貫性薄弱地段東側(cè)，異常值劇烈變化地區(qū)．揚(yáng)子地塊內(nèi)部在大面積負(fù)重力異常上分布著3條走向近似平行的寬緩高重力異常帶，異常形式較為單一，表現(xiàn)出穩(wěn)定塊體特征．研究區(qū)內(nèi)松潘甘孜地塊高重力異常帶由北部的北北西走向，往南快速變?yōu)楸蔽髯呦颍@示青藏高原東緣持續(xù)向四川盆地的擠壓作用．給出了優(yōu)化濾波法分離得到的研究區(qū)區(qū)域重力異常．其分布形態(tài)與布格重力異常的分布形態(tài)類似，但主要反映了地殼深部及上地幔頂部場(chǎng)源信息．由可見，松潘甘孜地塊與揚(yáng)子地塊分別位于近北東向的巨大重力梯度帶兩側(cè)，其中紅色實(shí)線為梯度帶變化最為劇烈的地方．同樣是在天全北部地區(qū)，該重力梯度帶分為兩支，西支向西南方向延伸，東支則向東南方向伸展，與淺部構(gòu)造特征存在較大差異．由此推測(cè)天全以北附近地區(qū)構(gòu)造復(fù)雜，地殼深淺部耦合較差．從中我們還可以看出，研究區(qū)深部塊體邊界與地表大地構(gòu)造單元界線位置不同，說明龍門山推覆體下的莫霍面為一較陡的斜坡．本文還采用優(yōu)化濾波法提取了研究區(qū)基底面深度重力異常．以前人所做的深地震測(cè)深結(jié)果為約束，利用頻率域密度界面反演方法得到了蘆山地震震區(qū)及鄰區(qū)基底深度分布圖．可以看出，龍門山斷裂帶為基底隆起區(qū)，基底深度7km左右．該斷裂帶以東的揚(yáng)子地塊普遍處于基底隆起區(qū)，沉積蓋層較?。欢鴶嗔褞鞑康乃膳烁首蔚貕K則位于基底凹陷區(qū)，馬爾康康定一線最深達(dá)到12km，西北方向逐漸減?。c汶川地震震中絕大多數(shù)分布在基底的隆起區(qū)不同，蘆山地震震中主要分布于基底的局部凹陷區(qū)，這方面還需要我們進(jìn)一步深入研究.本文首先介紹了5種重力異常分離方法（帶通濾波法、向上延拓法、熵濾波法、非線性濾波法和優(yōu)化濾波法）的基本原理，然后通過同一組理論模型數(shù)據(jù)試驗(yàn)，對(duì)比分析5種異常分離方法的結(jié)果，從中優(yōu)選出效果較好的異常分離方法對(duì)蘆山地震震區(qū)布格重力異常進(jìn)行處理，并初步分析了研究區(qū)重力異常特征。

3結(jié)論

該重力梯度帶在天全附近分為兩支，西支與圍繞青藏高原北部和東部的巨大重力梯度帶重合，向西南方向延伸；東支向東南方向伸展至遵義附近．此次蘆山地震震區(qū)接近研究區(qū)內(nèi)龍門山重力梯度帶分叉處，且MS≥3．0余震呈近北東向展布，與梯度帶走向基本一致．說明此次強(qiáng)地震的發(fā)生與重力梯度帶下方深部結(jié)構(gòu)和構(gòu)造活動(dòng)密切相關(guān)．研究區(qū)剩余重力異常中，龍門山斷裂帶反映為與地表斷裂走向基本一致的高重力異常帶，認(rèn)為該斷裂帶重力異常主要是由地殼中淺部密度結(jié)構(gòu)不均勻引起的．天全北部附近地區(qū)，沿龍門山斷裂帶走向的高重力異常帶被另一條北北西向的高重力異常帶錯(cuò)斷，蘆山地震震區(qū)即位于該異常帶連貫性薄弱地段東側(cè)的異常值劇烈變化地區(qū)．同樣是在天全以北地區(qū)，區(qū)域重力異常梯度帶分為兩支，西支向西南方向延伸，而東支則向東南方向伸展，與淺部構(gòu)造特征存在較大差異．由此推測(cè)蘆山地震震區(qū)構(gòu)造復(fù)雜，地殼深淺部耦合較差，此次強(qiáng)地震的發(fā)生受淺部和深部構(gòu)造的共同控制．研究區(qū)龍門山斷裂帶為基底隆起區(qū)，基底深度為7km左右．?dāng)嗔褞б詵|的揚(yáng)子地塊普遍處于基底隆起區(qū)，沉積蓋層較??；而斷裂帶西部的松潘甘孜地塊則位于基底凹陷區(qū)，馬爾康康定一線最深達(dá)到12km．與汶川地震震中絕大多數(shù)分布在基底的隆起區(qū)不同，蘆山地震震中主要分布于基底的局部凹陷區(qū)，這方面還需要我們進(jìn)一步深入研究。石

作者：磊陳石蔣長(zhǎng)勝徐偉民盧紅艷郭鳳義單位：中國(guó)地震局地球物理研究所