华北地区重力场变化与构造运动的关系
地球物理学概论(重力勘探)
2、火成岩（2.5～3.6 g /cm³）
（1）主要取决于矿物成分及其含量的百分比，由 酸性→基性→超基性岩，随着密度大的铁镁 暗色矿物含量增多密度逐渐加大。
（2）成岩过程中的冷凝、结晶分异作用也会造成 同一岩体不同岩相带，由边缘相到中心相， 密度逐渐增大；
（3）不同成岩环境(如侵入与喷发)也会造成同一岩 类的密度有较大差异，同一成分的火成岩密 度，喷出岩小于侵入岩。
attraction.
To the left is a “gravimeter” which measures the force of
gravity in the earth.
（一）重力仪分类：
石英弹簧重力仪 机械式重力仪 金属弹簧重力仪
按结构分
振弦重力仪（海上）
电子式重力仪
超导重力仪 （实验室）
地球物理学概论 地球重力场
中国大陆地区布格重力异常
中国大陆地区自由空间重力异常
中国区域地质图
第一节 重力勘探理论基础
一、重力场（gravity field）
（一）重力 （gravity）
P F C
P—重力
C—惯性离心力，
F—地球质量对物体m的引
力,
而引力 F 服从万有引力定律，即：
器 的干涉条纹数目直接代表下落距离(即S=Nλ/２，N为
干涉条纹数)。这些干涉信号由光电倍增管接收，转换
成电信号，放大后与来自石英振荡器的标准频率信号
同时送入高精度的电子系统，以便计算时间间隔与干
涉条纹数目，从而精确得到S１、S2、S3、 S4 。
2
上抛下落对称观测可避免残存空气阻力、时间测
定、电磁等影响带来的误差，物体被铅垂上抛后，
重力场_精品文档
重力场1. 引言重力场是一种物质或物体所产生的引力作用的区域。
它是一种基本物理现象，在我们的日常生活中无处不在。
从牛顿的引力定律到爱因斯坦的广义相对论，人们对重力场的研究已经取得了重大的成果。
本文将介绍重力场的定义、性质和应用。
2. 定义重力场可以被定义为物质或物体所产生的引力力场。
根据牛顿的引力定律，两个物体之间的引力与它们的质量成正比，与它们之间的距离的平方成反比。
因此，重力场可以被描述为质点在空间中引起的引力作用。
3. 特性重力场具有以下特性：3.1 范围无限重力场的范围是无限的，尽管引力的强度会随着距离的增加而减弱。
这意味着即使两个物体之间的距离非常远，它们之间仍然存在着引力作用。
3.2 强度与质量相关根据牛顿的引力定律，重力场的强度与物体的质量成正比。
较大质量的物体将产生较强的重力场，而较小质量的物体将产生较弱的重力场。
3.3 引力方向向心重力场的引力方向指向重力源的中心。
这意味着较小质量的物体将被较大质量的物体吸引，并向重力源靠近。
4. 应用重力场在许多领域都有广泛的应用，包括天文学、航空航天和地质学等。
4.1 天文学天体物理学家使用重力场的概念来研究星体之间的关系。
通过测量和计算重力场，他们可以推断出一颗星球或行星的质量、形状和运动方式。
4.2 航空航天在航空航天工程中，重力场的理解对于设计太空飞行器和轨道计划至关重要。
科学家们考虑重力场的影响来预测和调整飞行器的轨道，并使用重力助推来节省燃料和能源。
4.3 地质学地质学家使用重力场来研究地球内部的结构和组成。
通过测量地球表面上的重力场强度变化，他们可以推断出地下的岩石和矿石的分布情况。
5. 结论重力场是一个基本物理现象，对我们的日常生活和科学研究具有重要意义。
本文介绍了重力场的定义、特性和应用领域。
通过深入了解重力场的工作原理，我们可以更好地理解宇宙的运作和地球的构造。
希望本文能为读者对重力场有更全面的认识。
大地构造运动
应对全球变化与自然灾害的挑战
预测和评估自然灾害风险
通过研究大地构造运动与地震、火山等自然灾害的关系，建立自 然灾害风险评估模型，为减轻灾害损失提供科学依据。
应对全球气候变化挑战
探讨大地构造运动对全球气候变化的影响机制，为应对全球气候变 化挑战提供新的思路和解决方案。
推动可持续发展
在大地构造运动研究中注重资源节约和环境保护，推动可持续发展 理念在相关领域的应用和实践。
地球自转
地球自转产生的离心力和科里奥利力对地壳物质 的分布和运动产生影响，导致地壳的变形和应力 积累。
地震与火山活动
地震和火山活动是地球内部能量释放的表现形式 ，它们对地壳的构造和地形地貌产生重要影响。
大地构造运动与地球表层的相互作用
地壳变形与地表地貌
01
大地构造运动导致地壳的变形和升降，形成山脉、高原、盆地
全球性的大地构造运动导致了 地球表面的海陆分布、山脉、 盆地等宏观地貌的形成。
长期性
大地构造运动是一个 长期的过程，持续数 百万年至数亿年。
大地构造运动的长期 性反映了地球内部动 力作用的持久性和稳 定性。
长期性表现为地壳的 缓慢变形、岩石的变 质、岩浆活动等。
复杂性
大地构造运动涉及多种因素，包括地球内部的动力作用、外部的物理化学条件、生 物的演化等。
06 大地构造运动的 未来研究方向与 挑战
深入研究地球内部动力过程
揭示地球内部物质循环与能量交换机制
通过地震学、地热学、地球化学等多学科手段，深入研究地球内部物质循环与能量交换 过程，揭示地球内部动力作用的本质。
揭示板块运动驱动力与边界相互作用
通过地质学、地球物理学等手段，研究板块运动驱动力来源及板块边界相互作用机制， 为理解大地构造运动提供重要依据。
重力场异常与地表构造演化的关联性分析
重力场异常与地表构造演化的关联性分析地球上存在着一种被称为地球重力场的现象，它是由地球的质量引力所形成的。
然而，我们有时会观测到重力场异常，即在某些地区重力场值与预期值有所不同。
这些重力场异常的存在引起了科学家们的广泛关注，他们认为这可能与地表构造的演化有一定的关联性。
地球重力场是由地球内部的质量分布所决定的，地球表面上的各种地表构造会对地球重力场产生一定的影响。
一般来说，重力场值与地形的变化有着密切的关系。
举个例子，山脉地区由于其地质构造的特殊性，其质量分布会导致重力场值相对于平坦区域而言较小。
事实上，震源机理的研究也表明，重力场异常与地震活动有一定的关联。
在一些地震前期或后期，重力场值会发生变化，这表明地下的地质构造也在发生变化。
除了地震活动，重力场异常还与地壳构造的演化有一定的关系。
地球的地壳是由板块构造引起的，这些板块之间的运动和碰撞会影响重力场的分布。
据研究发现，地球上一些地区的重力场异常与板块边界带的位置密切相关。
例如，太平洋火环地带是地球上最活跃的地震带之一，与其相应的地区也观测到了显著的重力场异常。
这表明，地壳构造的演化会导致地下质量分布的变化，进而影响地表的重力场。
除了火山地区，重力场异常还与盆地和山脉的形成有关。
各种地质作用会影响地壳的厚度和密度分布，从而在地表上产生不同的重力场值。
例如，盆地往往具有较低的密度，其重力场值相对较小；而山脉地区则由于其岩石的增厚，密度相对较大，重力场值也相应增大。
因此，我们可以通过对重力场异常的观测，推断出地下构造的变化，有助于了解地表构造的演化过程。
然而，重力场异常的研究也存在一定的挑战。
首先，地球表面的各种地表构造非常复杂，其中包含各种尺度的变化。
这种复杂性使得我们很难准确地把重力场异常与地下构造联系起来。
其次，观测到的重力场异常往往还受到其他因素的干扰，如潮汐力、大气压力等，因此需要进行精确的数据处理和分析。
总之，重力场异常与地表构造演化存在一定的关联性。
华北地区主要构造带的现代运动和应变
华 北 地 区主 要构 造 带 的现 代 运 动 和应 变
郭 良迁 马 青 杨 国华
（ 中国地震 局第 一监 测 中心 ，天津 ３０ ８ ） ０ １０ 摘 要 根 据 网络工程 在华 北地 区 １９—２ ０ － ２０ ９９ ０ １ ０４年 的 Ｇ Ｓ观 测 资料 ，计算 求解 Ｐ
了垂直于断裂构造带走 向的线应变率（ 即断层正应变率） 和平行于 断裂构造 带走 向的剪
东至北 东东 ；它是鄂 尔 多斯块 体 和太 行 山块 体 的分界带 ，是华北 第 三地震 活 跃期 的主 体
区 ，已发生 过 一系列 ７级 以上 大地震 ， 现
由于 网络工程 在华 北 的 Ｇ Ｓ站 点有 ３０ Ｐ ７ 多 个 ，相 对 较 多 ，覆 盖 全 区 ，而 且 １９ 、 ９ ９
展 和新认 识 。
２０ ０ １和 ２０ ０４年 全 部 复 测 ，资料 整 齐 ， 以 所 本 文 选 用 １９ ９ ９年 到 ２０ ０４年 “ 网络 工 程 ” 的 Ｇ Ｓ站 点观测 资料 ， 华北 地 区主要 活 动 断 Ｐ 对
裂带的运动和应变率进行研究。
１ 活动断裂带
现 代地 壳运 动主要 为 块体 和边界 带的 活 动， 而块 体 内部 活 动性 较 弱 Ｊ 。研 究 表 明 ， 绝 大部 分浅 源大 地震都 发生 在 Ｉ级 和 Ⅱ级块 体 的边 界带 上 。华北 地 区与 强震 有关 的活 动
维普资讯
第７ （ 期 总第 ３３期 ） ４ ２０ ０７年 ７月
国
际
地
震
动
态
Ｎ ． （ｅｉ ｏ３３ ｏ７ Ｓｒ ｌ ．４ ） ａＮ
Ｊｌ ２ ０ ｕｙ， ０ ７
Ｒｅ ｅ ｔＤ ｖ ｌｐ ｎ ｓｉ ｏ ｌ ｅｓ ｌｇ ｃ ｎ ｅ ｅｏ ｍｅ ｔ ｎ Ｗ ｒ Ｓ ｉｍｏｏ ｙ ｄ
重力异常与地壳构造解译
重力异常与地壳构造解译地球上的地壳构造是由多种因素共同作用形成的，其中重力异常是一项重要而神秘的现象。
它与地壳的变动和形态密切相关，探究其背后的原因和机制对于地球科学的研究和地质勘探具有重要意义。
本文将为读者介绍重力异常的概念以及其与地壳构造之间的关系。
首先，我们需要了解什么是重力异常。
地球的重力场并非均匀分布，存在着一定的差异，使得在某些地方所感受到的重力力度与标准重力力度不同。
这种差异被称为重力异常。
重力异常的形成与地球内部的物质分布和排列有关，其中包括地壳、地幔和内核等不同密度的物质构成。
然而，以往对重力异常的解读一直存在着难题。
重力异常的大小通常与地壳构造的变化有密切关系，但具体的解释并不简单。
一种可能的原因是地壳的密度不均匀分布所致。
地壳的厚度和组成在不同地区存在差异，从而导致重力场的分布也不均匀。
比如，在山区，由于地壳的变厚，重力异常可能会表现为较大的正值。
相反，海洋地壳相对较薄，重力异常则可能呈现较小的负值。
此外，重力异常还可以用来推断地壳下方的地幔流动和构造特征。
地幔流动可以通过沿着地壳边缘形成的重力梯度来进行分析。
对重力梯度的研究可以帮助我们了解地球内部的热流以及岩石物质的上升和下沉等运动。
这对于研究板块构造、地壳运动以及地震等现象有着重要的意义。
在现代科学技术的发展下，利用重力异常进行地质勘探和资源勘探成为了可能。
地壳下所蕴藏的宝贵资源例如矿藏、石油和天然气等，在地质勘探中占据着重要的位置。
通过对重力异常的观测和解读，我们可以获得更多关于地下资源分布和储量的信息。
这为资源勘探提供了一种快速而有效的手段。
然而，要准确解译重力异常，并获取可靠的地质信息仍然需要多学科的合作和综合研究。
地质学、物理学、地球物理学等领域的专家需要共同参与，利用各自的专业知识来解决重力异常背后的科学难题。
例如，结合地震学和重力异常的观测结果，可以更好地揭示地震波在地壳中的传播路径和速度变化，为地震灾害预警和防治提供支持。
重力场与地质结构关系探索
重力场与地质结构关系探索地球作为我们居住的星球，其内部存在着复杂而丰富的地质结构，而地球的重力场又是地球内部地质结构的一个重要指示器。
本文将探索重力场与地质结构之间的关系，从而加深我们对地球内部的认识。
首先，我们需要了解重力场和地质结构的基本概念。
重力场是指地球或其他天体周围的空间中的地球引力的分布状况。
地质结构则是指地球内部的岩石层次、构造和构造体系的组成方式。
地球的重力场是由地球的质量和形状所决定的，它对地球内部的岩石和构造体系分布产生着重要影响。
首先，重力场的变化可以揭示地球内部的重力异常。
重力异常是指地球某一区域与其它区域相比引力加速度的变化。
对于重力异常的解释需要考虑地球内部的不均匀质量分布和地壳的变形。
例如，在地壳运动活跃的地震带，由于地壳变形引起的重力畸变会导致重力异常的产生。
通过对重力异常的观测和研究，地质学家可以推断出地壳的构造、岩石的密度等信息，从而了解地壳运动和地球演化的过程。
其次，重力场在勘探和开发矿产资源方面也发挥着重要作用。
地球内部的矿藏分布通常与地表的重力异常有关。
因为矿藏的密度通常较大，会引起周围地质物质的局部重力增强。
通过测量重力场的变化，可以识别出地下矿藏的存在和分布情况，为矿产资源的勘探和开发提供重要的依据。
例如，在石油和天然气勘探中，通过测量地下油气圈闭所引起的重力异常，可以定位潜在的油气储藏区域。
此外，重力场还能帮助我们了解地球的内部结构和动力学过程。
地球内部的岩石密度分布、地幔对流和板块运动等都会对重力场产生影响。
例如，地球内部岩石密度的变化会引起重力场的畸变，进而揭示地球内部的密度结构。
此外，地幔的对流会导致地球表面的板块运动，而板块运动又会对地球的重力场产生影响。
通过对重力场的观测和分析，可以深入研究地球内部的构造、动力学过程以及地壳运动的机制。
总结起来，重力场与地质结构之间存在着密切的关系。
地球内部的岩石层次、构造和构造体系的分布状况会直接影响重力场的分布，而重力场的变化又能揭示地球内部的结构和动力学过程。
华北地区重力场变化与地壳物质密度变化特征
84 华北地区重力场变化与地壳物质密度变化特征玄松柏 申重阳 李 辉（中国地震局地震研究所地震大地测量重点实验室，武汉 430017）华北地区2009年以来实施的统一流动重力网由1 000多个相对重力点和11个绝对重力点组成，约以半年为周期。
为了提取其趋势性变化特征及深部地壳运动机制，首先，利用最小二乘法计算了华北地区2009—2013年841个重力观测点的重力变化趋势，考虑到重力变化观测的半年周期，测点（φ，λ）的重力变化g 在Δt 的重力变化可以表示为：(,,)[cos()sin()]i i i i i g t A B t C t D t φλωωε=Δ=+Δ+Δ+Δ+∑21（1）式（1）中，A 和B 为一阶趋势项系数，Δt 为时间，i =1和i =2分别表示年周期项和半年周期项，C i 和D i 为振幅，ωi 为周期。
地壳密度变化反演采用紧凑重力反演方法，其目标函数如下：2211min M N vj j ei i j i wv w e ==+→∑∑ （2）式（2）中，M 为地下空间划分的块体单元数，N 为观测点数，2/)(jj vj v v f w =密度变化权，2/)(i i ei e e f w =为观测噪声权。
重力变化率（图1a ）显示，太行山以西的山西地区呈现负变化（图中区域A ），华北平原呈现正变化（图中区域B ），渤海湾南北侧呈现负变化（图中区域C ）。
区域A 的负变化达到约－30 μGal/a （1 μGal=10-8 ms -2），出现在晋冀交界的太行山地区；正变化最大值出现在河北南部地区，达30 μGal/a 以上；渤海湾南北两侧的负变化亦较为明显，达－10～－20 μGal/a 。
基于重力场变化率，利用紧凑重力反演方法，经过10次迭代获得0～60 km 的每10 km 一层的分层密度变化（图1b ）。
密度变化主要出现在15 km 层、25 km 层和35 km 层的山西地区、华北平原和渤海湾盆地地区，再活化的岩石圈地幔密度变化不明显。
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华北地区重力场变化与构造运动的关系Ξ蒋福珍(中国科学院测量与地球物理研究所,武汉 430077)摘 要 根据重力场和形变场观测结果及其年变化率,结合均衡异常(经典和现代的补偿模型)和地质构造及其演化历史,探索了该区的重力场和构造运动特征。
研究结果表明:华北地区处于再活动阶段;岩石圈弹性厚度薄,以致地壳破裂严重;有一大的正均衡异常区(北京以南),说明此处质量运移多,也正是地震发生多的地带。
主题词 重力场 构造运动 质量迁移PRIMAR Y STU DY ON THE VARIATION OF GRAVITY FIE LDOF NORTHERN CHINA AN D ITS RE LATIONSHIPWITH TECTONIC MOVEMENTSJiang Fuzhen(Instit ute of Geodesy and Geophysics ,Chi nese A cadem y of Sciences ,W uhan 430077)AbstractThe characters of gravity field and tectonic movements are investigated based on the observa 2tions of gravity and deformation field and their annual variation rate ,combing with the isostatic field (classical and modern compensation models ),geological tectonics and evolution history.The results show that Northen China is in the re -active stage.The elastic thickness of lithosphere is relatively thin so that the crust ruptures greatly in the area.The existance of large possitive iso 2static anomaly zone ,located in the southern part to Beijing ,suggests that much more mass re 2moval esists in this area where earthquake occurs frequently.K ey w ords :gravity f ield ,tectonic movement ,mass removal1 华北地区的构造特征华北地区地壳构造是以断裂运动为特征的断块构造,是我国最古老的板块———最大一级断块(岩石圈断块)。
中生代至现代是华北断块区地质构造发展的重要阶段;强烈的地壳运动Ξ本文1997年4月11日收到,同年5月21日收到修改稿国家自然科学基金资助(课题号49674209) 第18卷第1期地壳形变与地震Vol.18,No.1 1998年2月CRUSTAL DEFORMA TION AND EARTHQUA KE Feb.,1998伴随着深部地幔物质上升,古老的前寒武纪基底断裂再次活动,水平或垂直位移产生块状断陷和隆起;岩浆活动十分活跃,基底断裂重新活动引起沉积盖层产生褶皱和断裂。
30多亿年以来,华北断块区地壳演化历史显示出活动(前寒武纪)—稳定(古生代)—再活动(中、新生代)的过程[1]。
华北断块区边缘不仅为断裂带所围限,其内部也被不同深度的断裂所切割,存在着岩石圈、地壳、基底和盖层4种断裂。
其北缘为阴山—燕山—铁岭断裂带,位于内蒙古古生代断褶与华北断块区之间;其南缘为淮河断裂带(芦氏—合肥),大致沿伏牛山、大别山北侧发育,位于古生代秦岭断褶北缘,有呈扇骨状向东撒开的趋势,与日本岛弧和硫球岛弧向东凸出遥相呼应,可能与华北岩石圈断块向东仰冲(相当于太平洋板块相对俯冲)有关,此断裂带与郯庐断裂相交;其西缘称为鄂尔多斯西缘断裂,是贺兰—六盘山断裂带;其东缘为响水口—千里岩断裂带(也有称嘉山—响水断裂)。
现在的华北断块区不是统一的完整地块,包括6个块体[2]:鄂尔多斯断块、冀鲁断块、太行断块、豫皖断块、胶辽断块和阴山断块。
6个断块褶皱基底的内部结构在剖面上有单层(如泰山所见)、双层(鄂尔多斯断块和冀鲁断块的绝大部分)、3层(太行断块、胶辽断块和豫皖断块)和4层(阴山断块)之分[2]。
这些都表现出华北断块区是由时代不同、大小不等,活动性存在着差异的断块拼合而成。
断层的活动性由西向东和由北向南增强,形变由西向东和由北向南变小。
它们的形成时代存在着由西向东和由北向南变新的趋势,似乎也都与中国大陆型地壳与太平洋海洋型地壳的相对运动有关。
华北地区控制性构造方向为北东—北北东,主要控制了区内断裂和盆地的方向。
北西西向构造虽然规模较小,但都是控制各个伸展构造单元之间的转换走滑活动带。
这两个方向均有深刻的活动背景,可能代表了华北地区易震层的活动特征。
2 华北地区的垂直形变特征就整个华北地区而言,渤海湾及其沿岸是新构造活动沉降最为强烈的地区,除基底活动构造各单元之间存在相对的沉降活动之外,许多历史地貌资料也说明全新世晚期天津地区一直处于强烈的下沉运动之中,例如最新的沉积层存在,贝壳堤的分布、海河口水下溺谷等等。
文献[3]认为,从1910年至1953年北炮台(位于塘沽北侧)验潮站的结果反映了大沽原点趋势性下沉,速度为5～6mm/a ,同时据1931年某水准标志计算天津市区内下沉速率为4mm/a 。
上述这些数据反映的是天津市大量开采地下水之前的结果,因此可认为4～6mm/a 可能是天津地区趋势性构造下沉的活动量级。
华北地区形变的总趋势为西部和北部上升,而东部和南部下降,升降特征与地貌特征相近,特别是在地壳活动的平静期,这是构造活动继承性的表现。
根据从国家地震局收集到的1966～1992年华北地区重复水准测量所得段差[4],我们分析了1976年唐山大地震及1989年大同地震前垂直形变特征,得到4个时段的高程年变化率等值线图(图1～4)。
可以看到,前两张和后两张的时间分布分别以唐山和大同地震的发生时间为界。
对垂直运动数据的研究表明,每个地区垂直运动的速度时而增大,时而减小,运动增强期和衰减期的这种交替,是在许多地区运动强度普遍增长的背景上发生的,而且较大的构造活动并不总是同时出现在不同的地区。
该区形变等值线的优势方向为北北东和北西西两个方向,93第1期 蒋福珍:华北地区重力场变化与构造运动的关系 反映了区内主构造线的方向。
从1966～1976年(唐山地震前)京津唐地区垂直形变图(图1)可见,总体来说是上升的,且等值线走向分布主要是北东和北西两个方向。
形变成带,分块现象明显。
唐山—涿县以北上升为主,以南基本为下降。
北部上升说明燕山断褶带继续在隆起,一般年速度为2～4mm 。
由于受到北东和北西向构造的影响,上升区被分割成4个小区,其中以四海、西合营、迁西上升比较显著。
从大兴经宝坻到唐山一带,0～10mm 的形变等值线清楚地呈东西向分布,无疑是受燕山断褶带南缘东西向构造的控制,其西端受太行山前北东向构造的影响,等值线转为北北东向。
在东端乐亭一带的北北西向舌形上升,是受同方向构造所影响,它使滦县地区的东西向等值线也发生了变化。
震前形变异常反映了应力在加强,弹性应变能量在积累。
北东向唐山—宁河断裂两侧,在北西向垂直形变剖面上,差异运动已明显地表现出来。
图1 华北地区地壳垂直运动速率(1966～1976,单位:mm/a )从1983～1988年的垂直形变图(图3,大同地震前)分析,整个隆起区都处于超常上升状态,东部上升量较小,为6～7mm/a ,西部一般为6～10mm/a ,高者可达16～19mm/a 。
整个图形与图1相比,也呈现有规律的态势,等值线走向分布主要为北东和北西两个方向,梯级带明显且有规律,尤其是该区西部(近大同地震区),这一特征极为典型。
我们推测形变等值线的这种分布特征除反映了深部构造活动的结果外,更表明了整个区域应力场在加强。
由图中西部可见,有一个以大同为中心的4象限分布。
北部集宁的隆起和南部代县盆地的反向隆起相对应,大同的东西两侧为相对凹陷,这种形变特征与水平应力作用下的点源理论垂直形变场特征一致,是大同地震的前兆特征。
这说明在大同地震(1989年6级)前2～3年内,华北西北部地区已出现了大范围的垂直形变场的前兆形变。
4 地壳形变与地震 18卷图2 华北地区地壳垂直运动速率(1976～1981,单位:mm/a)图3 华北地区地壳垂直运动速率(1983～1988)比较图2和图4,地震发生后,华北地区的形变异常反映了应力场处于松驰性调整状态。
等值线的分布多呈圈闭状,与构造背景对应不好。
14第1期 蒋福珍:华北地区重力场变化与构造运动的关系 图4 华北地区地壳垂直运动速率(1988～1992)3 华北地区均衡重力场及时变重力场特征华北平原(包括渤海地区)地壳密度比平均密度偏低,自新生代以来沉积了数公里厚的沉积物,密度只有2.1～2.4g/cm 3,这是负重力异常和低密度区的主要原因。
人工地震测深和大地电磁测深资料还表明,该区地壳内广泛发育几千米厚的低速层和电性高导层。
大地水准面起伏与地形没有明显的相关性,而与地幔深部密度异常有关。
在一般情况下,大地水准面隆起对应于地幔中的高密度,拗陷对应于地幔中的低密度。
在一般情况下,低密度带对应于拉张应力带(区);反之,对应于挤压应力带(区)。
我国东部沿海为大地水准面隆起斜坡,也就是说,我国华北地区是处于拉张应力带。
3.1 华北地区均衡异常特征由殷秀华等人所绘制的均衡异常图[5]可见:(1)华北北部均衡重力异常起伏比较大,大兴重力高为最高值区,异常值为60×10-5ms -2。
相对重力低的异常值一般在0～25×10-5ms -2之间。
重力高和重力低之间存在重力梯级带,以宝坻梯级带的水平梯度最大,为4×10-5ms -2/km ,而大多数梯级带的梯度为0.5～2.5×10-5ms -2/km 。
(2)相对重力高和相对重力低、梯级带呈明显相间排列,其梯级带走向以北东向为主,与华北地区控制性构造方向一致。
高均衡异常的地区,正好是前寒武古老基底出露区,岩性多为密度偏高的片麻岩等,其中唐山—遵化地区正异常达40～50×10-5ms -2,而且范围广,由超基性和基性火山岩为主组成,是迄今为止华北地区发现的最古老岩石区。
其次高均衡异常区为古代的基岩出露区,以燕山和胶辽断块为典型地区,大范围20～30×10-5ms -2左右的正异常分布该区,自东而西成北东向平行排列的沧县隆起、雄县牛驼镇凸起和宁晋凸起的结晶基底,其高均衡异常反映了深部密度偏大物质的上拱。