2011, Vol. 54
2. 中国科学院地质与地球物理研究所,北京 100029;
3. 中国地震局地震预测研究所,北京 100036;
4. 中国地震局第二监测中心,西安 710054
, WANG Qian-Shen2
, ZHU Yi-Qing4, JIANG Chang-Sheng1, WANG Wu-Xing3, LU Hong-Yan1, LIU Duan-Fa1, GUO Feng-Yi1
2. Institute of Geology and Geophysics, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100029, China;
3. Institute of Earthquake Science, China Earthquake Administration, Beijing 100036, China;
4. Second Crust Mointoring and Application Center, China Earthquake Administration, Xi'an 710054, China
青藏高原地区的构造动力学环境属于陆-陆碰撞带，随着印度板块向欧亚板块不断北向汇聚和挤压，造成高原隆升，随着高原物质运移与周围块体的作用，形成了高原物质东移和一系列走滑断裂系统.GPS 观测获得的青藏高原地壳运移规律研究表明[1]，青藏高原地壳底部物质向东绕喜马拉雅东构造节运移呈顺时针旋转[2].这种运动模式的成因在于，青藏高原存在黏滞系数较低的下地壳，物质向东、东南流动并拖曳上地壳做类似运动，其物质东流在青藏高原东缘地区由于受到华南地块等刚性块体的阻挡[3]，形成了局部挤压推覆构造带及其前陆盆地系统，龙门山推覆构造带就是这种作用下的典型产物之一[4].
龙门山断裂带地处青藏高原东缘，属川西高原和四川盆地边界，由3~4 条北东向断裂组成，是巴颜喀拉地块与华南地块的分界带，同时也属于南北地震带的一部分(图 1a).长期以来龙门山断裂带的地震活动性不明显，地质上认为是闭锁区域，这种闭锁状态导致应变能量长期积累，成为2008年汶川地震发生的必要条件之一.该区域不但地形变化剧烈而且在自由空气重力异常上表现为在分界带以东为正，以西为负的特征(图 1b)，变化幅度从几十毫伽到上百毫伽.对龙门山均衡重力异常的研究表明[5]，在青藏高原东缘的龙门山山脉，没有因为均衡运动而下降，反而出现山脉不断隆升的反均衡运动，这表明地下构造作用明显.对汶川地震的成因解释认为:由于印度板块的推挤造成的青藏高原物质的东移，在龙门山断裂带区域由于较软的松潘-甘孜地块向东南运动，受到了密度较高的刚性四川盆地阻挡，这种构造运动在龙门山断裂带上产生了持续的应力集中，最终由于积累应力释放，而导致了汶川Ms8.0级特大灾害性地震的发生.
本文基于重力导纳技术对以Airy模型为基础的均衡异常校正方法加以改进，并以青藏高原东缘地区的卫星重力场数据为目标实验该方法.研究了龙门山地区的反均衡运动在导纳均衡异常上的响应特征，通过对比历史地震分布和时变重力场的空间特征，进一步对导纳均衡计算参数选择方法给予评价，最后以三条横跨龙门山断裂带的北西向剖面详细分析了各种参数的曲线特点.
2 区域动力学背景与重力场变化均衡重力异常反应了地壳内的不均衡程度，对中亚[6~8]和华北地区[9~11]的均衡研究表明，均衡重力异常变化程度与地震活动具有一定相关性[12, 13].王谦身等[14, 15]研究龙门山地区的Airy均衡重力异常特征表明，在四川盆地内部和川西高原的马尔康以西均处于较均衡状态，重力均衡异常主要集中于龙门山断裂体系之上.这也正表明了该区域壳内密度的极度不均衡性，存在发生构造运动的趋势背景.Clark和Royden等[16]的研究结果表明青藏高原下地壳物质向东运移受到四川盆地阻挡，分别向东南和东北部运移，由于上下地壳解耦作用，下地壳物质的运动速度比上地壳快，数值动力学模拟表明高原东流物质囤积对龙门山上盘的作用不断加强[17].在大尺度动力学研究方面，应用GRACE 卫星重力[18]月差分数据，可以研究有关质量运移产生的重力变化[19]，这种变化与地球流体圈层的质量迁移、冰川均衡调整和地震等现象有关[20].而区域重力场的变化与震前孕震环境变化的关系和有关的下地壳物质运移证据，近年来也不断得到证实.20 世纪80 年代，我国最早在京津唐张地区[21~23]开展中美合作，研究区域重力场变化与地震活动性关系，提出了震质中[21]概念和对孕震期重力变化解释的联合膨胀模型，几十年来固定台站连续的重力观测和地面流动重复测量资料表明，地震前后震源区存在地表重力变化异常.特别是龙门山地区在汶川地震前，通过地表流动重力测量[24]发现该区从1998~2007年累积重力变化幅差最大约200×10-8 m/s2，大震前存在明显的区域性的重力场变化[25, 26].
本文应用来自中国地壳运动观测网络4期的流动重力观测数据(1998、2000、2002、2005)[27]，给出了重力场差分变化和累计变化图像(图 2, 3).从图 2a的累积重力变化图像中可以看出，1998~2002年期间，青藏高原东缘地区围绕四川盆地周围存在区域性的重力场增加，最大增幅达到60×10-8 m/s2，这也反映了高原下地壳物质东移是由于四川盆地的阻挡而产生的物质侧向挤出的运动过程；图 2b中较长尺度的重力正负异常变化梯级带中心位置在汶川附近，异常梯级带走向变为北西向垂直于龙门山构造带.从图 3的差分重力变化图像上可以看出，三段重力差分图像变化特征表现出明显的阶段性差异，图 3a中的重力异常变化幅度较小，正异常区集中在青藏高原东缘前部，重力异常增加幅值约为30×10-8 m/s2，正负异常梯级带为北东向，延汉中-雅安一线呈东正西负分布；图 3b中异常变化幅度显著增大，重力增大区域主要集中在马尔康至西昌一带，重力幅度最大增加约为100×10-8 m/s2，正负异常梯级带方向为近南北向，延松潘、雅安至西昌一线呈西正东负分布；图 3c中的异常变化发生龙门山南段增大和北段减小的趋势，减小最大幅度达到90×10-8 m/s2，正负异常梯级带方向为北西向，延马尔康、成都至重庆一线呈南正北负分布.图 3 所示的重力差分变化图像显示的十年尺度重力异常特征主要表现为正负异常梯级带方向从北东向至北西向的转变，变化体现了高原物质东移，受到四川盆地阻挡后在十年尺度上表现出多期复杂的重力场变化，其中异常梯级带方向的不断发生变化与孕震区构造应力场变化、介质蠕变和地下流体运移规律密切相关，震前异常趋势的非线性变化和正负异常反转是非常值得关注的地震前兆重力异常特征.
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图 1 研究区地形、重力异常和历史6级以上地震分布图(a) 研究区地形及断裂带分布；(b)研究区卫星自由空气重力异常(Topexv18.1) Fig. 1 Topography, gravity anomaly( from Topex V18.1)，and earthquake distribution |
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图 2 研究区累积重力变化图(a)1998~2002年重力场变化；(b)1998~2005年重力场变化.图中黑色实线为断裂带分布，白色实线为行政省区界，虚线为研究剖面位置，菱形方框为流动重力测点位置，红色方框为研究剖面起始点位置，右下角图例注释了6级以上历史地震分布 Fig. 2 Gravity anomaly accumulated variation from 1998 to 2005 |
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图 3 研究区差分重力变化图(a)1998~2000年重力场变化；(b)2000~2002年重力场变化；(c)2002~2005年重力场变化.图中黑色实线为断裂带分布，白色实线为行政省区界，虚线为研究剖面位置，菱形框为流动重力测点位置，红色方框为研究剖面起始点位置 Fig. 3 Gravity variation differed in two adjacent campaign |
本文研究区域选择为(99°E~110°E，24.5°N~39.0°N)，基于全球卫星自由空气重力异常数据和高程模型，计算得到该区域的布格重力异常，以大陆布格重力导纳模型为基础，考虑岩石圈刚度和弹性厚度对均衡补偿作用的影响以及板下加载对均衡异常的响应模式，通过不同计算参数得到不同的均衡异常特征，对比地震活动性分布来评价均衡异常参数选择的合理性.
3 方法原理根据均衡和冰期后回弹研究表明，大陆和海洋的岩石圈特性从宏观尺度上可以用弹性板模型模拟[28~30].如果不同尺度的地形作为荷载施加在岩石圈上，岩石圈可以对其作出不同的响应，并可以用有效弹性厚度(EET)来表征岩石圈承受荷载的能力.由于岩石圈具有一定抗弯刚度和有效弹性厚度，可以承担小尺度荷载作用而不发生弯曲，即布格(Bouguer)响应；而长时间尺度的地表荷载作用，岩石圈可能表现出流体特征，逐渐趋向于Airy均衡模式，即Airy响应.在此将重力导纳模型原理和基于导纳模型的均衡异常校正方法进行扼要阐述.
3.1 重力导纳模型对于Airy均衡模型，由地形高程可以直接计算山根的深度.而弹性板均衡模型考虑岩石圈具有一定的等效弹性厚度(EET)，对小尺度地形荷载有抗变形能力，一般地温梯度较高的地区和造山带附近，弹性厚度比较小，而一些克拉通地区弹性厚度较大.重力导纳方法对于不同的均衡假说模型，可以根据岩石圈的均衡响应函数给出理论导纳公式.
3.1.1 均衡响应函数Φ(k)采用弹性板模型研究岩石圈的均衡特性时，Watts[31]引入均衡响应函数来计算不同尺度地形范围的响应特征:
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其中，D为岩石圈刚度，k为波数，Δρ 为密度差，g为重力加速度，D定义为:
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其中，E为杨氏模量，υ 为泊松比，Te 为等效弹性板厚度.Φe(k)函数特点为对于不同的弹性板厚度，当Te 趋于0，即D趋近于0时，Φe(k)趋近于1，可以称为Airy响应，这时岩石圈弹性板完全不抗弯，发生非弹性变形，产生对应的“山根"，这时计算的均衡异常与Airy均衡模型计算的异常相同；而当Te 趋近于∞，即D趋近于∞ 时，Φe(k)趋近于0，可称为布格响应，这时岩石圈弹性板刚度∞，任何板上载荷都不能产生“山根"的补偿，这时计算的均衡异常与布格异常一致.
3.1.2 重力导纳模型公式岩石圈对于地上荷载作用发生弯曲变形，为了表征岩石圈发生变形和地表荷载关系，可以定义一个由于板弯曲变形引起的重力异常和地形之间的函数，即重力导纳(Gravitationaladmittance)如式(1).重力导纳是波数k的函数，由于重力异常和地形都是直接可以观测的物理量，因此，重力导纳可以通过实际观测计算得到.另外，对于不同的理论均衡假说模型，可以根据岩石圈的均衡响应函数给出理论重力导纳的公式:
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(1) |
其中，Z为导纳，Δg(k)为波数域的重力异常，H(k)为波数域的地形.
对于不同地质构造区域，可以采用不同的均衡研究模型.通常在大陆区域可采用布格重力导纳模型，本文研究的青藏高原东缘地区所处的龙门山地区由于存在反均衡模式，因此，岩石圈底部构造应力作用必须考虑.本文采用了板上、下加载组合模式如图 4所示，即大陆布格重力导纳的组合模型来研究不同参数的均衡异常特征.
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(2) |
其中，
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公式中Z(k)为波数域导纳函数，Zt 为地壳平均厚度，k为平面上的波数；定义参数fL，表示板下与板上加载贡献的比值；Ht 为板上加载对地形的贡献量，Hb 为板下加载对地形的贡献量，两者的和与观测地形相等，具体含义如图 4所示；G为万有引力常数；ρc 为地壳平均密度；Φe(k)为均衡响应函数.
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图 4 大陆布格导纳均衡计算模型示意图(修改自Watts, 2001[31])其中:Zt 为地壳厚度，Hi 表示变形前变形前板上地形，Wi 表示变形前初始变形前等效板下变形，Ht 表示变形后由于板上加载剩余的地形，Wt 表示变形后板上加载引起的等效板下变形，Wb表示变形后由于板下加载的等效剩余变形，Hb 表示由于变形后板下加载引起的板上地形. Fig. 4 Schematic diagram for calculating Bouguer admittance isostasy model in land(Form Watts[31] with some modification) |
重力导纳模型均衡异常Δgisostasy 为大陆布格重力异常Δg与根据导纳方法计算出的理论重力异常Δgc 的差值，如公式(3)所示，表明实际情况下的布格重力异常和模型异常之间的差异，即实际观测区域内的不均衡程度.
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(3) |
公式中，T-1为Fourier逆变换，Z(k)为模型导纳，H(k)为地形谱.
4 研究区重力均衡异常计算本文采用GTopo30高程数据(http://edcdaac.usgs.gov/gtopo30/gtopo30.asp)对Sandwell等[32]最新公布的全球自由空气重力异常数据(GlobalRaw GravityData, V18.1，2009，http://topex.ucsd.edu/www_html/mar_grav.html)进行了布格校正，得到了区域布格重力异常，如图 5a所示.在我国大陆地区该数据主要基于EGM2008 模型，中国大陆的总体精度为10.5×10-5m·s-2[33].图 5 显示在研究区布格重力异常特征从东向西呈阶梯状减小，布格重力异常均为负值，在川西高原上面负重力异常达到了-500×10-5m·s-2，四川盆地内部重力异常为-100×10-5m·s-2.沿着龙门山断裂带，存在明显的布格重力异常梯级带，这表明川西高原和四川盆地的密度差异明显，表现为以龙门山逆冲断裂带为分界，整个南北地震带区域的强烈断裂活动和地震活动.
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图 5 布格重力异常(a)和Airy模式均衡异常(b) Fig. 5 Bougure gravity (a) and Airy bostasy anomaly (b) |
通常计算Airy均衡异常，要选择补偿面深度，冯锐等[9, 10]对华北地区的研究表明，不能简单地用地壳厚度作为补偿面深度.王谦身等[14]对龙门山地区剖面均衡异常的研究参考了四川盆地地壳厚度40km, 最终选择39km 作为补偿深度.而本文采用导纳模型计算的Airy均衡异常，统计了均衡异常的最值、中值、均值、均方差、均方根等统计参数.其中，均方差和均方根的统计表明，选择补偿深度为40km时的均方差和均方根最小，这与王谦身等在2009年的剖面研究结果基本一致，因此，本文对研究区内的补偿深度选择为40km, Airy均衡重力异常如图 5b.
布格重力异常图 5a整体上异常从东向西减小，整个青藏高原东缘重力异常梯级带明显与龙门山断裂带走向一致.布格重力异常特征表明，川西高原和四川盆地深部构造存在明显差异.图 5b的Airy均衡异常图相比布格重力异常，在龙门山断裂和小江断裂带上，均衡重力异常对应的梯级带更明显.均衡异常整体上表现为，在马尔康以西的川西高原上和四川盆地内部基本处于均衡状态，这和以前的认识比较一致.
4.2 布格导纳模型均衡异常计算根据Airy均衡假说，在龙门山下部应该存在较深的山根，随着均衡调整龙门山的应该降低，而四川盆地应该隆升，但是根据李勇等[5]研究表明，龙门山地区仍然在处于不断隆升的过程；青藏高原的物质东流、上下地壳解耦合、下地壳流等假说和GPS 观测结果以及流动重力观测得到的重力场差分变化图像，均表明在青藏高原东缘及其周边断裂带地区尚处于活跃的地质构造运动之中，而Airy均衡假说相比过于简化.因此，龙门山地区的均衡校正模型，必须综合考虑板上和板下对岩石圈的作用贡献，采用式(2)的导纳计算模型在该区域更符合实际情况.在青藏高原地区，研究区的地形和重力异常的关系，Watts等[31]计算的有效弹性厚度(Te)为10~20km, Jin等[34]对青藏高原中部的研究使用板上板下作用比fL=1~3分别进行了讨论.本文依据大陆布格重力导纳模型，利用式(2)和(3)计算了Te 从10~30，fL 从0~4的15组模型，取出9组结果见图 6.
图 6是导纳模型异常计算结果，从纵向上看图 6a, 图 6d, 图 6g 都是不考虑板下作用的弹性板模型，岩石圈弹性厚度逐渐增加从10~30km, 即岩石圈刚度逐渐增加，从异常特点上看逐渐出现东部向西部的异常递减趋势；表现出由Airy响应趋向布格响应的过渡，随着岩石圈有效弹性厚度增加均衡异常逐渐趋向布格异常；而从横向上看图 6a, 图 6b, 图 6c是在相同岩石圈弹性厚度情况下，考虑板下加载作用后的异常特征，主要特征表现为在龙门山断裂带和四川盆地周边异常明显增强，并且在川西高原和四川盆地出现了明显不同的异常响应特点，以龙门山为界出现明显的正负异常梯级带.由地震活动性分布特征也可以看出，对于相同的岩石圈厚度，考虑板下加载作用后，整个南北地震带强震分布位置，与正负异常梯级带对应位置更加一致，其中图 6i的趋势最为清楚.为了进一步对比异常特点，我们分别横跨龙门山断裂带东西穿越四川盆地和川西高原，从北向南取了三条综合研究剖面，提取剖面异常对比研究跨越不同构造单元的异常响应特征.
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图 6 多参数导纳模型均衡重力异常对比图(a)Te=10，fL=0；(b)Te=10，fL=2；(c)Te=10，fL=4；(d)Te=20，fL=0；(e)Te=20，fL=2；(f)Te=20，fL=4；(g)Te=30，fL=0；(h)Te=30，fL=2；(i)Te=30，fL=4. Fig. 6 Isostasy gravity anomaly with gravitational admittance model using different parameters |
跨龙门山断裂带从北向南分别取三条综合研究剖面，即玛曲(P1位置)至黔江A1-A2(图 7)剖面经过松潘、北川跨龙门山断裂北段；班玛至石阡B1-B2(图 8)剖面经过马尔康、汶川震中跨四川盆地和甘孜至遵义C1-C2(图 9)剖面经过鲜水河断裂带、龙门山断裂带南段、四川盆地南部边缘.三条研究剖面分别取地形数据、流动重力测量数据、卫星自由空气重力异常数据、分离后的区域自由空气重力异常数据、区域布格重力异常数据、Airy 均衡重力异常数据和导纳模型多参数控制的均衡重力异常数据，共11种参数对比研究，主要研究不同构造背景下对导纳模型参数的动力学响应特点.
A1-A2剖面(如图 7 所示)从松潘至北川(P2- P3)地形高程由3500m 下降至1000m 直至龙门山断裂前段(P4)下降到700m 左右，P2至P3中间对应自由空气重力异常正负梯级带变化最大位置，同样，对应负布格重力异常梯级带；在各均衡异常参数控制下，均对应异常强烈过渡带位置.对比不同的均衡异常曲线发现，川西高原上的玛曲(P1)至松潘(P2)相比四川盆地位置，不同参数下的均衡异常响应完全相反，弹性厚度和板下贡献参数变化在川西高原和四川盆地部分反映敏感，只考虑弹性厚度变化时，随着弹性厚度Te 增加，异常趋势与布格异常变化趋势靠近，反映了岩石圈刚性增加后表现出承受变形能力增强.随着板下作用力对导纳模型异常贡献的增加，在川西高原位置，逐渐表现出了均衡异常向正向增加，相反在四川盆地位置均衡趋向负异常方向，而随着岩石圈厚度Te 的增加这种趋势更加明显.大范围的正均衡异常地球物理意义在于补偿面之上的物质相对盈余，负均衡异常表示物质相对的亏损，地壳的调整趋向于逐步均衡，正负异常变化最剧烈的梯级带位置，常常代表“物质交换"活跃位置，地震发生可能性较大.从流动重力测量得到的1998~2005年的长期累积重力变化和2002~2005年的短期重力变化相比，2002~2005年的短期重力变化量更大，这种增大的趋势从川西高原的松潘(P2位置)以东增加趋势明显，与均衡正负异常梯级带位置一致.
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图 7 剖面A1-A2的综合异常变化趋势图剖面从西向东，P1位置为玛曲；P2位置为松潘(岷江断裂)；P3位置为北川(平武-青川断裂)；P4位置为龙门山断裂前段；P5 位置为黔江；(a)剖面中P1至P2对应的均衡异常趋势在考虑板下作用后响应相反，见图中绿线组和黑线组，不同参数计算的均衡重力异常以P3为分界线，在高原和盆地响应模式相反；(b)P2至P3位置的自由空气异常变化最大与地形变化趋势对应；(c)2002至2005年间重力场的变化，在P2位置向东增加明显. Fig. 7 Multiple datasetS anomaly variation on Profile A1-A2 |
B1-B2剖面(如图 8所示)从川西高原马尔康向东至汶川地形变化较A1-A2 剖面更明显，在汶川(P3 位置)东西50km 距离内高程从4100 m 降至600m 范围，剧烈的地形变化对应显著的重力异常变化.自由空气重力异常由正转负，分离后的区域自由空气重力异常趋势与Airy模型计算的重力异常形态接近，相对于大尺度范围内，地形的荷载与岩石圈弯曲产生的均衡响应引起的补偿作用相互消减，在一定程度上自由空气异常等价于Airy均衡异常也体现了壳内的不均匀特性.应用导纳模型计算，各均衡异常参数控制下，随着板下贡献的增加，异常在汶川(P3位置)出现明显的转折性变化，川西高原均衡异常增加，四川盆地均衡异常减小.从流动重力得到的差分重力变化图像看，在短期内2002~2005年汶川以西的重力场变化相比1998 年累计的变化幅度更明显.在P2至P3位置的重力场变化与fL=4时的均衡重力异常变化(绿色曲线)高点相一致，表明应用导纳模型计算均衡异常作为背景场，来评价和解释时变重力场变化更具有针对性.
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图 8 剖面B1-B2的综合异常变化趋势图剖面从西向东，P1位置为班玛；P2位置为马尔康；P3位置为汶川震中；P4位置为灌县-安县断裂；P5位置为新津-成都-德阳断裂；P6位置为龙泉山西缘断裂；P7位置为石阡；(a)多组均衡异常在P3位置出现转折，随着板下贡献增加，川西高原均衡异常增加，四川盆地均衡异常减小，均衡异常极大值向西转移在P2至P3位置中间；(b)P3位置中心50km 范围伴随地形的剧烈变化，自由空气异常明显由正转负；(c)重力场累积变化峰值集中在P2至P3位置. Fig. 8 Multiple dataset's anomaly variation on profile B1-B2 |
C1-C2剖面(如图 9所示)位于龙门山断裂带南段，经过甘孜与鲜水河断裂和汶川-茂汶断裂相交，过四川盆地南部边界后直至遵义.从地形上看由汶川-茂汶断裂和灌县-安县断裂控制的P3 和P4位置的地形变化最为剧烈，高程由4000 m 过渡到1000m 左右，但趋势相比B1-B2 剖面较缓.对应的区域自由空气异常缓慢过渡下降，布格异常缓慢上升.在P3 位置为各模型参数均衡异常变化趋势的转换点，均衡异常变化趋势特征与前两个剖面相似.在四川盆地内均衡异常对计算参数的敏感性，高于川西高原，在四川盆地的东部边缘靠近P6 位置出现第二个均衡异常趋势转换节点.
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图 9 剖面C1-C2的综合异常变化趋势图剖面从西向东，P1位置为甘孜；P2位置为鲜水河断裂；P3位置为汶川-茂汶断裂；P4位置为灌县-安县断裂；P5位置为华容山断裂；P6位置为遵义；(a)P3位置为各模型参数均衡异常变化的转换点，变化趋势较前两个剖面平缓；(b)由于地形变化较缓，由西向东自由空气重力异常缓慢下降，四川盆地内部平缓；(c)重力场变化趋势从长期(红线)看川西高原变化幅值大于四川盆地，而短期相反(绿线). Fig. 9 Multiple datasetS anomaly variation on profile C1-C2 |
本文采用重力导纳模型研究青藏高原东缘地区的均衡重力背景场.从卫星自由空气重力异常分离了区域背景场，并进行了布格校正得到了区域布格重力异常.从原始数据上看，Sandwell等(2009)发布的全球1分网格精度的重力异常数据在中国大陆部分数据来源为EGM2008 模型，在整个中国大陆重力数据的覆盖和质量有较大提高.研究过程中使用的导纳模型输入为区域布格重力异常，区域布格重力异常校正未考虑地形密度的横向变化.
另外，对于青藏高原东缘地区由于位于构造边界，深部结构和动力学背景以龙门山断裂带为分界东西差异较大，很难用同一组导纳模型参数对整个区域进行均衡校正，根据前人研究成果[34]本文采用9组不同的模型参数，对比研究表明单一模型参数异常结果很难反映整个研究区的均衡特点，但是对于不同的区域根据历史地震活动性和流动观测重力场变化结果联合分析，可以选择合适的导纳模型参数，导纳模型异常也可以为区域地震活动性预测和分析重力场变化的成因提供一定依据.
通过本文研究过程，得到以下初步结论:
(1) 川西高原和四川盆地以龙门山断裂体系为边界，由于四川盆地的阻挡使青藏高原东移物质向南北分流，传统的Airy均衡异常无法解释龙门山东西部高原和盆地的反均衡运动，对于考虑板下加载的导纳模型较Airy均衡异常在龙门山地区异常趋势更加明显，随着板下贡献的增加，均衡异常正负变化边界围绕四川盆地周围分布，对比地震活动性特点，此模型结果相比Airy均衡更能体现出实际地壳内的横向不均匀性特征.
(2) 从1998年至2005年的四期流动重力测量数据差分变化图像上分析，青藏高原物质东流引起的重力异常增加，在2000年后比较明显，由于刚性四川盆地阻挡，异常增加主要集中在川西高原的马尔康至昆明向南，在四川盆地内增加不明显.如果以 Airy均衡异常作为重力背景场，很难解释这种阻挡的动力学背景.考虑板下加载和岩石圈弹性厚度后，板下加载贡献大的导纳模型均衡异常场特征更能体现出四川盆地周边的不均衡性特点，特别是Te为30km, fL为4的模型，在鲜水河断裂带上都对应出现了均衡异常梯级带.
(3) 由于岩石圈深部构造的横向不均匀性，研究区域内存在复杂的地质构造和断裂体系，整个区域用相同参数计算均衡异常很难反映整个区域的不均衡背景，因此，通过结合历史地震活动性来分析不同区域均衡异常合理性选择区域性最优参数是可行的，本文图 6中给出的f和i模型对于解释南北地震带的不均衡背景比较合适.
(4) 通过导纳模型计算得到重力均衡异常分析，在不均衡异常背景上如果出现与均衡异常变化正相关的重力场变化，即向更加不均衡趋势发展，表明地壳内的应变线性累积增加，应力不断集中，该区地震危险性加大.特别是当重力场变化梯级带方向出现较快变化，表明地下介质最大应变达到临界状态，部分介质可能接近蠕变状态，进一步的膨胀可能引发新的微破裂，直到发震.
综上所述，本文以导纳模型计算均衡重力异常，并以此为背景场，与流动重力场测量得到的重力变化联合分析区域地震活动危险性，对丰富强震预报前兆手段和改进思路有一定的启示作用.但是目前流动重力场测量的变化量在微伽级别，而均衡重力背景场异常大小在毫伽级别，相差3个量级，即流动重力观察到的重力场随时间变化量相比均衡异常背景变化是十分微小的.也就是说，均衡调整作用的时间过程相当漫长至少为千年尺度，而现阶段能获得的重力场变化仅为十年尺度，因此，如果单纯用均衡异常上的空间变化去解释流动重力观测到的短时间重力场变化，会有失偏颇.但以区域均衡异常作为背景场，去考虑板块之间、构造单元之间和深部物质不均衡性等问题是可行的，进而为研究地震活动的危险性提供一些重力学依据是合适的.
致谢本文研究过程中与中国地震局地球物理研究所高孟潭研究员和楼海研究员进行了多次有益的讨论，匿名论文评审专家给出了有益的建设性意见，在此一并表示感谢.
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