文中基于绝对重力控制下的木兰山基线场2018年和2022年的重力观测资料, 研究了一次项系数在不同读数段的分布规律、木兰山基线场的重力场分布和近期重力变化特征。结果表明: 相对重力仪不同读数段的一次项系数存在差异, 武汉-宜昌测段(子测段)的一次项系数与武汉-绿葱坡测段(总测段)的差异可达4.809‰, CG-6型与CG-5型重力仪的结果较为一致, 2类重力仪间无系统偏差; 总测段的一次项系数是各子测段一次项系数的加权平均结果, 其相应的权因子为子测段与总测段的重力段差比值; 木兰山基线场的最大重力段差(G01-G03)为102.176mGal, 各测点的重力值平均精度为4.8μGal; 2018-2022年木兰山基线场测点的重力变化区间为5.9~12.8μGal, 重力场整体呈正变化, 测段重力变化区间为-4.8~6.9μGal。测点周边环境变化、地表垂直运动、地表水储量变化对地表实测重力变化均产生了一定影响。综合上述各项改正后的测点和测段重力变化均值较实测值相应减小了38.2%和50.8%, 改正后的重力变化结果更为精准, 但其不确定度相应增加了2.5%和2.8%。综合分析测点和测段的重力场动态变化可有效提取异常信息, 为地震重力监测提供更精确的数据支持。

文中基于滇西地震实验场1986-2014年间近30a的流动重力观测资料, 研究了该地区重力场的长期变化背景。结果表明, 重力场长期变化背景以负变化为主, 年平均变化率约为-1.24×10^-8m/s²; 空间分布上, 重力场变化的剧烈程度与断裂带分布和历史强震活动存在密切关联, 红河断裂北段、 龙蟠-乔后断裂对本地区的重力场变化和地震活动分布具有明显的边界作用。结合地壳垂直形变、 地壳结构和区域动力学背景对重力场变化机理进行分析, 重力场整体负变化趋势可能反映下地壳物质流引起的地表隆升和地壳增厚, 而重力场变化空间分布的细节则与区域动力学背景下具体断裂带的活动特性以及相关的局部性物质分布变化有关。

地表地质调查与深部地球物理探测结果表明, 红河断裂带北、 中段地壳结构与变形具有显著的横向差异性。为检测其地壳现今深部物质迁移和变形特征, 文中利用红河断裂带北、 中段2013—2019年3条流动重力剖面的观测资料, 经分析和去除地表垂直运动、 地表水循环、 剥蚀和冰川均衡调整引起的重力效应, 获取了地壳深部物质迁移引起的趋势性重力变化信息。结果表明, 红河断裂带近期的重力动态变化具有分段性特征: 北段、 中段和中南段剖面的平均变化率为(-0.39±1.30)μGal/a、 (0.16±1.57)μGal/a和(0.29±1.25)μGal/a, 北段剖面以红河断裂为界, NE侧呈负变化、 SW侧呈正变化, SW侧相对NE侧以(3.1±0.55)μGal/a·100km的重力变化率增加, 反映出青藏高原物质东流背景下深部物质跨越红河断裂带后受澜沧江刚性块体阻挡、 质量不断累积的特征; 中段剖面断裂带区域的重力变化率比两侧低, 体现了红河断裂的深部控制作用; 中南段剖面的重力整体呈正变化, 反映了印支、 华南块体与川滇菱形地块间相互侧向挤压、 深部物质累积的性质。基于重力变化反演的莫霍面变形结果表明: 近期红河断裂带的莫霍面平均以0.54cm/a的速率持续隆升, 北段、 中段和中南段的平均变形速率为-0.06cm/a、 1.36cm/a、 0.32cm/a, 在一定程度上反映出区域非均衡构造运动作用; 北段莫霍面自东向西由下沉逐渐转为隆升; 中段东侧隆升、 西侧下沉; 中南段变形速率低且两侧差异小; 红河断裂带区域的变形速率明显低于两侧地块, 体现了其对地壳深部变形较强的边界控制作用。文中的研究结果可为青藏高原东南缘断裂活动性研究提供新的约束。

文中基于2002-2021年卫星重力观测数据及全球水文模型, 计算了青海玛多及云南漾濞地震震中区及周边(18°~45°N, 83°~115°E)范围的重力变化趋势、 累积重力变化、 差分重力变化及重力时变序列, 并模拟青海玛多地震同震重力变化, 以探索涵盖此次地震震中的大尺度重力变化背景及可能存在的孕震信息。 研究结果表明: 1)研究区域长期重力变化趋势的范围为-1~1μGal·a^-1, 重力变化长期呈现出负-正-负-正的大四象限空间布局; 2)云南漾濞地震及青海玛多地震均位于重力变化四象限分布的低值区及高梯度带的拐角处, 这与地表重力地点预测的基本特征一致; 3)2002年以来的M_S≥7.0地震, 如汶川地震、 玉树地震、 芦山地震、 九寨沟地震、 玛多地震、 尼泊尔地震等都发生在该四象限分布的中心区域或与构造相关的高梯度带的拐角处, 这与地面重力地震预测的震例经验吻合; 4)基于位错理论模拟的青海玛多地震的同震重力变化可达-40~151μGal, 重力卫星精度需要提高1~2个量级方能探测到这一变化。 重力卫星星座的搭建将为提高卫星重力地震监测能力提供可能。

文中基于矩形位错理论及USGS发布的断层模型, 结合研究区地壳-上地幔平均波速分层结构, 模拟计算了弹性-黏弹分层半空间中2021年玛多M_S7.4地震产生的同震及震后地表形变和重力变化。 经分析发现, 同震形变和重力变化显示发震断层具有左旋走滑兼正断错动的综合特征, 其变化主要发生于断层在地表投影周边50km的范围内, 向断层两侧快速衰减, 向E最大水平位移量>1 000mm, 向N最大位移量达570mm, 垂直位移近750mm, 重力变化达150μGal; 远震区(与断层的距离>150km)的水平位移量值一般<10mm, 向外衰减较慢; 而垂直位移和重力变化图像呈现一定的负相关, 呈蝴蝶状的正负四象限对称分布, 向外衰减的速率明显强于水平形变, 变化量值一般<2mm和<1μGal。 震后效应随时间的推移逐步显现并持续增强, 其图像变化形态与同震类似, 表现出明显的继承性增强趋势; 震后黏弹性松弛效应的影响范围远大于同震, 震后400a间其影响量值在近场区一般≤同震的2倍, 但远场区均>3倍; 震后400a间黏弹性松弛对水平位移、 垂直位移和重力变化的影响可达100mm、 130mm和30μGal; 同震效应的极值区域主要集中在断层两侧, 且离断层越近量值越大, 而震后黏弹性松弛效应的极值区分布于离断层两侧约50km处, 两者并不重合; 震后水平位移主要表现为持续单调增强, 而垂直位移和重力震后的变化则相对复杂: 近场区在震后5a内呈现相对同震的继承性增强, 随后反向调整, 而远场区则相反, 先反向调整, 后呈继承性增强; 水平位移在100a后基本稳定不变, 而黏弹性松弛效应对垂直位移和重力变化的影响会持续到震后300a。 与GNSS实测结果对比后发现, 两者在运动方向和量级大小上基本一致, 远场符合更好, 这可能与断层模型的分辨率有关。 文中研究可为利用实际形变和重力资料解释此次地震的孕震过程研究提供理论依据。

2021年5月21日云南大理白族自治州漾濞县发生了3次较强地震, 最高震级为M6.4, 造成巨大经济损失和人员伤亡。 为厘清漾濞地震的发震构造与孕震环境, 文中将已有的高精度重力数据、 流动重力测网点数据和EGM2008模型数据融合为2.5km点距的高精度网格数据, 并以漾濞地震为中心, 提取了2条长重力剖面和10条短重力剖面, 采用归一化梯度成像方法获取研究区内三维地壳成像特征, 重点分析了漾濞震区沿红河断裂北段、 维西-巍山断裂、 永胜-宾川断裂和洱源-鹤庆断裂等的深浅接触关系及其深部孕震环境。 结果表明: 1)重力归一化梯度陡变带的倾角、 倾向与地质上的中大型断裂吻合较好, 如怒江断裂、 澜沧江断裂、 红河断裂、 安宁河断裂和则木河断裂等; 2)中下地壳重力归一化梯度连续性较好, 且中上地壳为高低转换带时, M≥6.0地震频发, 特别是维西-巍山断裂、 永胜-宾川断裂及红河断裂北段交会的区域; 3)漾濞地震震中附近, 上地壳存在归一化梯度高低强变形带且相互靠拢, 在深度约15km处会聚, 震中投影与维西-巍山断裂及其次生断裂在深度约10km处交会, 且地壳20km以下重力归一化梯度值连续性较好, 推断漾濞3次地震的发震构造为维西-巍山断裂及其次生断裂。 文中结果对地震发震机制和发震地点的判定具有非常重要的科学意义和参考价值。

三峡库区地震成因复杂，为了研究该区域地震的成因及发震规律，文中利用湖北省区域台网、三峡台网提供的数字波形资料，计算2010年1月1日至2015年12月31日三峡库区394个M_L ≥ 2.0地震的震源参数，获得了三峡库区视应力的时空分布图像，分析了三峡库区研究时间段显著地震事件前后的视应力时空演化特征。研究表明：1）巴东M_L5.5、秭归M_L4.7以及M_L5.1地震发生前后，不同震级分段计算结果显示，震前震中区附近新华-水田坝断裂和高桥断裂同时出现高值，高值区域分布呈现协同化程度高，而震后零散的现象，表明该区域在震前积累了较高的应力。2）研究区域视应力在地震前后经历了一个明显的"上升-下降"过程，在应力上升初期发生了巴东M_L5.5、秭归M_L4.7以及M_L5.1三次显著地震。3）研究区域视应力深度剖面显示，不同深度视应力与震级大小呈现正相关性，震后研究区内小震属于低应变释放背景下的低应力释放，未新增明显视应力异常集中区域，震后巴东高桥断裂、周家山-牛口断裂以及秭归仙女山断裂短期内发生破坏性地震的可能性不大。

鲁甸地震发生在鲜水河-小江断裂带东侧，主破裂为NW走向，其震中区处于川滇块体与华南块体过渡地带，走滑和推覆构造发育，目前对该地震的孕震构造环境认识上还存在一些争议。基于此，利用EGM2008计算的布格重力异常进行1-5阶离散小波变换，分离得到反映不同深度场源特征的地壳介质横向不均匀性；利用实测重力剖面数据，分析其布格重力异常分布特征，计算并绘制其归一化总梯度（NFG）图像，研究了地壳密度变化的差异性。分析结果表明： 1）莲峰断裂与昭通-鲁甸断裂之间布格重力异常呈现SW-NE向的"高-低-高"型异常特征，鲁甸主震及余震均分布于低值带内，反映出青藏高原物质东流沿包谷垴-小河一带（低异常条带）向SE推进，至昭通鲁甸断裂受阻，能量积累到一定程度后发震；2）第3阶小波细节显示：上地壳负重力异常与主要断裂分布一致性非常好，反映了由断裂运动造成地壳浅部物质破碎而呈现出重力异常减小，震中附近NW向负异常条带可能与大凉山断裂向S发展有关，推测NW走向大凉山断裂向S扩展运动是鲁甸地震发震的直接动力来源；3）第4阶小波细节显示鲁甸震中存在明显的正异常，印证了中地壳内部高密度体的存在；第5阶小波细节显示鲁甸震中处于正异常区，预示着地幔物质的侵入，地幔隆升产生地壳引张力和印度板块推挤产生的压扭力是鲁甸地震震源拉张和走滑的动力来源；4）剖面布格重力异常归一化总梯度图像显示："变形"显著且E倾的小江断裂带为区域控制性断裂，鲁甸震源底部存在稳定的局部"不变体"，稳定的密度不变体对此次地震破裂具有限制作用，是导致震源新生破裂规模有限且切割较浅的原因；5）通过与鲜水河-小江断裂系比较，认为昭通-鲁甸断裂孕震能力明显偏弱，其最大发震能力应在7级左右。

基于云南鲁甸M_S6.5地震震区的3条 "工" 字形剖面的重力与GPS观测数据, 获得了沿剖面的布格重力异常、剩余密度相关成像和地壳密度分层结构.研究表明, 会理—鲁甸—昭通、攀枝花—蒙姑—大井、舍块—汤丹—会泽剖面布格重力变化范围分别为-278～-197×10^-5ms^-2、-273～-200×10^-5ms^-2、-280～-254×10^-5ms^-2, 均呈"鞍"形分布, 其局部低值均位于小江断裂带附近, 且幅度差自北向南逐渐减小.小江断裂带内物质密度低于两侧, 低密度体扩展至中下地壳, 且其东侧物质密度低于西侧, 密度异常体呈正负交迭, 地壳稳定性低, 鲁甸震区处于该区域内.地壳分层结构显示莫霍面以小江断裂带为中心向上抬升, 莫霍面最大深度自北向南从50km抬升至41km, 反映了小江断裂带在区域地质构造中的地位——川滇块体与华南块体的分界线.

大地电磁二维正演对每一个频率分别进行计算,各频率对应的电磁场值间相互独立,根据这一特点可以将程序按频率划分粒度,将每个频点计算分配到各个进程同时进行计算,并行执行。文中给出了大地电磁二维有限元正演的并行算法,它结合了MPI的优点,采用主从并行模式、分频并行计算的并行方案来执行。为了检验编写的并行程序,对设计的2个模型进行试算,并与串行程序对比验证了该算法的可行性、正确性,为二维反演、三维正反演的并行计算提供了研究基础。