文中基于2019年4月—2022年4月乌鲁木齐及周边地区流动重力观测资料, 采用绝对重力控制进行经典平差计算, 获取研究区重力场时空演化特征图像。针对0.5a尺度和1a尺度重力场变化并结合构造地质部位分析重力剖面变化图像, 分析了乌鲁木齐及周边地区的重力场变化特征。此外, 文中采用小波多尺度分析方法, 对乌鲁木齐及周边地区2019—2020年、 2020—2021年和2021—2022年3a的重力场动态变化数据进行处理, 分解不同场源异常, 并对分离出的异常信息进行解释和分析, 以此提升地震前兆重力异常的可信度。结果表明, 研究区重力场具有明显的分区特征, 整体以负值变化为主, 正、 负重力变化交替出现; 小波重力细节反映异常区域与地质构造吻合, 功率谱估算的近似场源深度与crust1.0模型相近; 此外, 基于流动重力观测资料反演得到研究区地壳内部等效视密度变化特征。文中的研究成果将为研判乌鲁木齐及周边地区未来的重力场变化趋势提供初步依据。

文中利用呼图壁地下储气库7期流动重力资料, 采用经典平差整体计算, 得到研究区域内各监测点的相对重力变化量, 结合储气库注采压力的相关数据, 获取该区域重力场时空变化特征与注采压力之间的响应关系图像, 最后以呼图壁地下储气库地表观测的重力场动态变化数据为基础, 采用地下密度变化异常体空间分布的紧凑重力反演算法模拟计算呼图壁储气库地下物质的密度时序变化及库体的形态构造的分布特征。研究表明, 根据不同时期地下储气库注采变化量的差异, 模拟计算得到呼图壁储气库地下密度变化的最佳深度约为3500m, 其地下物质介质密度变化的最大值约为±0.7kg/m³。不同时期的密度变化图像也可清晰地反映出该储气库内部的构造结构呈NW-SE走向, 且库体内构造形态结构分布与呼图壁储气库地质构造的分布特征基本吻合。

天山作为世界上最大、 最活跃的板内造山带之一, 在新近纪以来经历了显著的地壳缩短和隆升, 其地壳变形和结构一直受到研究者的高度关注。前人对天山地区的深部结构开展了诸多研究, 但受限于地震台站的分布, 较为精细的地壳三维速度结构结果尚比较缺乏。文中利用新疆测震台网在新疆北天山中段架设的14个固定宽频带地震台站近10a的观测数据及4个流动台站的观测资料进行了近震走时层析成像, 获得了地壳的三维速度结构, 并利用三维速度结构对该区域的近震事件进行了重新定位。反演结果显示, 新疆天山中段的速度结构呈现出明显的纵向不均匀性: 天山浅层为高速带, 准噶尔盆地一侧为低速带; 在10km深度处, 研究区基本以高速异常为主; 在20km深度处, 区内在昌吉附近呈现近SN向的高速异常, 在准噶尔南缘断裂带附近也表现为高速异常; 在中下地壳, 区内以准噶尔南缘及博格达弧形断裂附近的低速异常为主, 该低速带可能是区域内大型韧性剪切系统所致。地震重定位结果显示, 在盆山结合处, 特别是博格达弧形构造附近, 中下地壳地震时有发生, 震源深度较大的特征指示该区域的地温梯度较低, 同时该区域的波速比和P波波速均相对较低, 构造变形强烈。此外, 2016年呼图壁 M_S6.2 地震的余震重定位分布特征显示, 呼图壁地震发生在准噶尔南缘断裂带上, 余震分布形态指示该断裂可能为S倾, 倾角约为50°; 同时震源位于高速异常区, 这为地震的孕育和发生创造了条件。

2020年1月19日新疆维吾尔自治区伽师县发生6.4级逆冲型地震, 发震构造为柯坪断裂, 震中位于重力监测网内部。 文中首先介绍塔里木盆地西缘的重力观测网络系统的基本情况; 其次结合 “以场求源、 场源结合”的思想, 利用地震前后2013—2020年塔里木盆地西缘地区的重力重复测量数据, 基于贝叶斯重力平差方法得到的点值序列和时变重力信号的场源反演方法, 给出等效源反演方法的基本原理和研究区的场源监测能力, 并针对实际重复重力观测数据进行测试, 反演得到重力时空场源变化特征, 获得了研究区地壳内部区域性重力场源动态变化及该区的地震前后多期场源视密度的结构特征; 最后, 结合2020年伽师6.4级地震发震构造区的重力场变化过程进行了分析和讨论。 研究认为: 塔里木盆地西缘的重力测网对于伽师M_S6.4地震震中周边的场源参数具有较好的分辨能力, 地震前区域重力测网在2017年开始出现显著的区域性重力场变化, 场源视密度呈现出与柯坪构造系一致的NEE条带特征; 在地震前后, 场源的视密度出现由正转负的变化过程, 震后这种视密度变化与构造走向一致的特征更加明显, 且扩展至整个柯坪断裂系范围, 说明这些由重力监测获得的场源变化信号与此次地震事件及构造控制的场源环境变化密切相关。 文中的研究方法和成果可为时变重力场源特征研究和地震重力前兆信号的分析与解释提供有重要价值的震例参考; 同时, 对于认识孕震区和断裂带周边的地壳构造运动模式具有重要指示意义。