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低频电磁波与地倾斜传感器对地震预报分析与研究

李泉溪;银兵;吴用玖

【摘要】5.12大地震对国家造成了一次重大的损失,则对地震预报的研究则显得尤

为重要.本文认为地震发生的机理是板块挤压破裂学说.在地震动发生前后都会出现

一些宏观或微观异常,在地震发生前其微观异常主要表现为电磁波、地壳倾斜、地

应力等异常.本方通过对低频电磁波和地倾斜进行测量和研究,可通过数据多台站共

享来进行地震预报分析.

【期刊名称】《四川地质学报》

【年(卷),期】2010(030)003

【总页数】4页(P372-375)

【关键词】发震机理;低频电磁波;地倾斜传感器;预报分析

【作者】李泉溪;银兵;吴用玖

【作者单位】河南理工大学计算机科学与技术学院,河南,焦作,454003;河南理工大

学电气工程与自动化学院,河南,焦作,454003;河南理工大学电气工程与自动化学院,

河南,焦作,454003

【正文语种】中文

【中图分类】P631.4

2008年汶川大地震对我们国家来说是一次重大的损失，在地震中造成房屋大部分

倒塌和人员受到重大伤亡，由此对地震的预报提出了重大的考验。地震和刮风下雨

一样，都是一种自然现象，在它来临之前是有前兆的，特别是强烈地震[1]。在地

震孕育过程中会引起地下和地上各种物理及化学变化，给人们提供了许多信息，只

要人们认真观测并分析地震前兆信息，则地震预报终将会实现。因为在震前的一段

时间内即地震的孕育过程中，震区附近总会出现一些异常变化。如地下水变化、地

温变化、电磁场变化、地壳颤动、临震前动物和植物的异常反应等等[2]。在这次

5.12大地震来临之前，调查发现曾经有成千上万的蟾蜍集体迁移、有动物园的动

物异常躁动、有异常的地震云出现、有6×104m3水塘之水聚间漏失，在震中及

其它省份出现过大量与电磁波有关的异常现象。主要表现为电视机信号受到干扰，

画面突然不清晰。在震前会出现如此之多的异常这给地震监测和预报提供了有力的

帮助，通过仪器对地震前的微观现象进行时实监测，把握其微观现象的变化趋势，

这样地震预报则将会成为一种可能。

地震的发震机理比较认同的是板块挤压学说。地球平静时期，构成地球的七大板块

保持着相对静止状态，在每个大的板块上又存在许多小的板块，每个小板块也保持

着相对静止。根据牛顿定律知静止是相对的，运动是绝对的，构成地球的每一板块

在正常期都保持着相对的静止却发生着绝对的运动。由于地球内部放射性物质在运

动时发生碰撞，并产生不同的化学反应且释放大量能量，使地球内部温度不断升高，

导致地核与地幔形成温差。在高的温差下，导致地幔内物质的蠕动而产生对流，使

板块发生运动并挤压。在地球内部压力也随深度而增加，各个地层和板块间出现很

高的温度和压力差，当某个区域发生强烈局部化学反应时，释放少量的能量并打破

板块相对静止状态，各个相互接触的板块或岩层就会发生挤压碰撞，并使这种运动

加强并释放大量能量。当应力大于岩层的最大承受力时，岩石就会发生破裂，地球

内部的能量就不断向外释放，在能量向外释放的同时伴随着地壳的颤动即地震。然

而地震动具有非平稳特性，这种非平稳特性常具有三个阶段。在开始阶段，地震动

迅速从小到大即能量开始释放。接着是平稳阶段，地震动保持其平均强度不变即能

量平稳释放，然后进入衰减阶段，地震动比较缓慢地逐渐减小即能量的衰减。当能

量释放到一定程度后各个板块又回到相对静止的状态，这时各个板块和岩层又处于

相对的平静期[3]。

从地震发震机理可知，在地震发震前会表现出物理和化学上的异常，其中与地震直

接相关的两个主要因素是：电磁波能量的集聚和地壳受力形变。本文采用低频电磁

波传感器和地倾斜传感器分别对电磁异常和地壳形变异常进行监测，采用两种方法

相结合策略来对地震进行预报。图1是两种传感器在应用中的系统设计图。

3.1电磁波产生机理

由电磁定律可知，任何磁现象都起源于电荷的运动。但在均匀导体内部是不会积累

电荷，电荷主要是分部在均匀导体的表面，在分区均匀的介质中，电荷仅仅积累在

两种性质不同导体的分界面上的。则当板块碰撞时产生的电荷主要分布在以下两个

面上，一是大地的表面二是在地下介质中任意两种分区均匀介质的界面上，对于层

状结构情形时电荷分布于任意两层之间的界面上。在地震时最明显的是岩石的挤压

与破裂，在岩石破裂时产生新生的表面，其裂缝的两侧带有不同性质的电荷。此时

岩石相当于一个电偶极子充电和放电并向外发射电信号。在破裂时产生新的岩石碎

片，在这些岩石碎片表面存在大量净电荷分布，带电的碎片由于外在的因素发生着

转动、振动或直线运动