青藏高原東北緣是青藏高原向大陸內(nèi)部擴展的前緣部位，該地區(qū)構(gòu)造變形與地震活動顯著，一直受到國內(nèi)外地學家高度重視，是2008年汶川8.0級地震之后最有可能發(fā)生大震的地區(qū)之一。重力場變化對認識強烈地震孕育、發(fā)生和發(fā)展的深層過程具有獨特的優(yōu)勢。重力場的時空動態(tài)變化能較好地反映深部物質(zhì)運移與地殼密度變化等構(gòu)造活動信息，重力場隨時間變化與地震的形成和發(fā)展有著內(nèi)在聯(lián)系。因此，對青藏高原東北緣及鄰區(qū)重力場變化進行系統(tǒng)深入研究，進而對區(qū)內(nèi)重力場的時空動態(tài)演化特征與規(guī)律、地震孕育發(fā)生過程中的前兆表現(xiàn)及重力變化機制有一個較為客觀的認識，無論從地震預報角度還是從地球動力學的角度來看，都具有十分重要的意義。
在國家自然科學基金會、地震聯(lián)合基金會和中國地震局地震監(jiān)測、預測、科研三結(jié)合課題的支持下，“青藏高原東北緣重力變化及機理研究”項目組在青藏高原東北緣及鄰區(qū)開展重力場時空變化特征及機理研究，旨在揭示青藏高原東北緣區(qū)域重力場演化特征與規(guī)律、重力場的異常變化與強震孕育發(fā)生的關(guān)系，并探索其地震危險性含義，為人類攻克地震預報難關(guān)積累方法經(jīng)驗。該項目由中國地震局第二監(jiān)測中心承擔完成，主要完成人有祝意青、梁偉鋒、徐云馬、胡斌、郭樹松、朱桂芝、劉芳。項目成果獲2012年度陜西省測繪科技進步一等獎、中國測繪學會2013年測繪科技進步三等獎。
一、項目完成情況
項目組對青藏高原東北緣積累的大量絕對重力與相對重力觀測資料進行系統(tǒng)整理與分析，在此基礎(chǔ)上研究區(qū)域重力場演化特征與規(guī)律，結(jié)合區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造特點深入研究具有動力學含義的重力場異常變化與強震孕育發(fā)生的關(guān)系；根據(jù)連續(xù)介質(zhì)變形–重力變化理論關(guān)系，利用有限元數(shù)字模擬技術(shù)，研究該區(qū)地表微動態(tài)變化對構(gòu)造運動的作用及重力變化機理；探索以重力為主體結(jié)合地殼形變、地質(zhì)構(gòu)造和地震活動性等資料進行地殼運動及蘊含其中的地震孕育過程、中短期地震前兆機理等方面的研究，尤其注重將觀測資料與研究成果及時運用到地震預測實踐中得到驗證，對近年來發(fā)生的四川汶川Ms8.0級、新疆于田Ms7.3級、云南姚安Ms6.0級等地震都進行了基本正確的中期預測，尤其是強震發(fā)生地點的預測，這在地震三要預測中尤為重要。
項目在重力場動態(tài)變化的理論和方法以及在地震中期預測方面，都取得了一些研究成果，獲得了不同時空尺度的重力場動態(tài)變化圖像，給出青藏高原東北緣重力場演化特征與規(guī)律、重力場異常變化與強震孕育發(fā)生的關(guān)系，可為未來強震預測研究提供技術(shù)支持，為青藏高原大陸變形動力學研究提供重要依據(jù)。主要技術(shù)指標絕對重力觀測精度優(yōu)于±5×
二、主要技術(shù)創(chuàng)新點
1．對我國“零散分布”的地震重力監(jiān)測網(wǎng)進行整體優(yōu)化改造，在重力網(wǎng)布局思路上有所創(chuàng)新，為中國大陸成場分布的地表重力場監(jiān)測預報工作奠定了重要基礎(chǔ)。其研究成果對汶川地震后中國大陸成場、成網(wǎng)分布的綜合地球物理場流動觀測工作起到了積極的促進作用。
2．提出顧及斷層構(gòu)造活動的區(qū)域重力場動態(tài)變化圖像分析方法，系統(tǒng)分析研究青藏高原東北緣不同時空尺度的區(qū)域重力場動態(tài)圖像演化特征與規(guī)律，開展多時空尺度重力異常信息的時空關(guān)聯(lián)分析，提取重力異常變化信息。
3．提出利用不同時空尺度的重力場時空動態(tài)變化研究強震活動，進行重力異常識別，判斷重力場變化的正常態(tài)與異常態(tài)時，不僅要看到重力變化圖像反映的非均勻程度，還要分析重力變化的演變過程與變化趨勢，注意到重力場變化與布格重力背景場的關(guān)系，在重力場動態(tài)研究方法手段上有所創(chuàng)新，總結(jié)提出了利用重力場變化資料進行地震危險性和危險地點預測的經(jīng)驗方法，包括重力場變化對地震的前兆反映能力，強震孕育發(fā)生過程重力異常特征（重力變化的異常形態(tài)、變化量級和異常持續(xù)時間與地震發(fā)生的相關(guān)關(guān)系）等。利用重力資料對2008年四川汶川8.0級、新疆于田7.3級等地震進行了基本正確的中期預測。
4．開展震后重力效應(yīng)研究，將重力異常變化分為震后調(diào)整變化、同震及震后效應(yīng)、繼承性新異常和新異常四種，研究總結(jié)出震后重力變化的規(guī)律性新認識，并對青藏高原東北緣及鄰區(qū)多次強震后的地震趨勢做出了正確的判定。
5．開展形變–重力變化關(guān)系機理的數(shù)值模擬和數(shù)值積分研究工作，研究了地殼密度變形和位移對地表重力變化的影響，地表重力變化與布格重力異常空間相關(guān)性的物理力學機理，從深部動力過程研究汶川8.0級地震前后重力變化特征，揭示了汶川地震重力變化成因。
三、成果推廣應(yīng)用情況
成果已應(yīng)用于我國重力基準的穩(wěn)定性研究、中國綜合地球物理場觀測、地震重力監(jiān)測、地球重力場動態(tài)變化研究等相關(guān)項目。國內(nèi)外地震學家對2008年汶川Ms8.0級地震相關(guān)的研究大量引用了該項目的研究成果。項目研究成果還在陜西、四川、云南、甘肅、寧夏、青海和新疆等地震預報中心得到推廣應(yīng)用，直接服務(wù)于我國西部防震減災事業(yè)。
四、社會經(jīng)濟效益
利用重力測量技術(shù)監(jiān)測研究地殼運動及其與地震孕育發(fā)生過程的關(guān)系，一直受到國內(nèi)外地學界的重視。國內(nèi)外不少學者都以實際資料為基礎(chǔ)對重力異常機理進行了多方面的研究，但有關(guān)重力場異常變化與強震孕育發(fā)生關(guān)系的研究很少，只有中國開展了這方面的研究工作。青藏高原東北緣重力變化及機理研究是一套完整的重力網(wǎng)布局、重力測量數(shù)據(jù)處理、重力變化分析與解釋的系統(tǒng)研究，拓展了重力場動態(tài)變化的理論和方法，具有多項創(chuàng)新，達到國內(nèi)、國際領(lǐng)先水平，為重力場動態(tài)變化分析與解釋打下了堅實基礎(chǔ)。成果已應(yīng)用于我國重力基準的穩(wěn)定性研究、中國綜合地球物理場觀測以及我國西部的地震趨勢預測等領(lǐng)域，取得了顯著的經(jīng)濟和社會效益。
