地震探源：能否利用地磁异常预测地震

　　5•12汶川大地震给人们的生命财产带来了巨大损失。痛定思痛，人们对与地震相关的科学问题异常关注。今天，本报以专集的形式，特别向读者朋友摘要介绍一些专家学者研究探讨地震防震的论文，以飨读者。他们的论点和论据，本报既不肯定，也不否定，只求形成百家争鸣的学术环境，普及防震抗震的科学知识，为进一步研讨地震的形成及其危害，为更有效抗灾减灾提供可鉴思路。

　　核心提示：

　　利用变化磁场在地球内部的电磁感应现象，是研究地球内部电性结构及其变化的一种方法。地震磁现象的观测研究，迄今已有近百年的历史。中国地震局林云芳、曾小苹、续春荣、赵明、李琪撰写的论文《地磁方法在地震预报中的应用》中提出了转换函数法、空间相关和加权差分法以及加卸载响应比法等3种地磁预测方法。

　　2008年5月17日早晨，一支由6人组成的地震地磁测量队从合肥出发，奔赴四川震灾最严重的汶川县展开地震测量援助。

　　这支地震地磁测量队由安徽省地震局地震工程院的专家和技术骨干组成，具有精湛野外观测技术和丰富现场工作经验。此次出征四川，测量队将承担对汶川县以南东西500公里、南北700公里区域的地震地磁测量工作，负责收集珍贵的第一手地震现场资料，捕捉此次地震在该区域引起的地球内部结构变化在地球磁场方面的变化，为下一步的地震科学研究提供地球物理场背景等基础资料。同时，按照中国地震局指派，测量队还将负责对统一调遣进入灾区、来自四川等省的四支测量队进行工作指导。

　　2008年4月29日，北京铁道大厦。来自国家有关部委和研究机构的领导、专家等130余人，就我国地震电磁监测试验卫星相关问题进行了分析研讨。

　　那一天，他们中或许没有人意识到，地震这个幽灵正在悄然生成，更没有人料到，就在13天后，中国30余年来最严重的一场地质灾害突然袭来———四川汶川发生8.0级地震。

　　地震给人类造成的灾难是难以估量的，但地震预测长期以来都一直是一个世界性的科学难题。大量的观测事实显示，在多数大地震发生前，均在震中及其邻区发现过大量与电磁波有关的异常现象。

　　地震前夕的地磁场异常变化

　　一般认为，地震引起磁场变化的原因有两个，一是地震前岩石在地应力作用下出现“压磁效应”，从而引起地磁场局部变化；二是地应力使岩石被压缩或拉伸，引起电阻率变化，使电磁场有相应的局部变化，岩石温度的改变也能使岩石电磁性质改变。基于上述理由，应该可以利用电磁手段对地震进行预测、预报。

　　1995年阪神大地震动物骚动不安

　　1995年1月7日阪神大地震震后的分析：大地震之前，动物往往会骚动不安。为什么会发生这种现象呢？日本大阪大学研究小组近日通过对老鼠的实验发现，这原来是震前出现的特殊电磁脉冲刺激动物大脑所致。1855年江户大地震磁铁失去磁性

　　1855年，在日本江户闹市区有一位开眼镜铺的商人，他用长3日尺(1日尺等于30.3厘米)的一个马蹄铁，在马蹄铁上面粘满铁钉，用此来招引顾客。但是，在1855年江户大地震发生的当天，吸到磁铁上的铁钉及其他铁制商品，突然掉落在地，使他大为惊愕。时过两小时，一次破坏性大地震发生了，震撼了整个市区。地震过后，发现那块磁铁又恢复了往日的吸铁功能。类似的事件，在我们国家也曾多次出现。

　　1970年云南通海地震广播嘈杂不清

　　1970年1月5日，在云南通海发生7.8级大地震。震前，震中区有些人在收听中央人民广播电台的广播，忽然发现收音机音量减小，声音嘈杂不清，特别是在震前几分钟，播音干脆中断。再如，1973年2月6日四川炉霍7.9级地震之前，县广播站的人发现，在震前5—30分钟，收音机杂音很大，无法调试，接着发生了大地震。

　　1976年唐山地震雷达收到奇异电磁波

　　唐山地震前两天，距唐山200多公里的延庆县测雨雷达站和空军雷达站，都连续收到来自京、津、唐上空的一种奇异的电磁波。

　　为什么能利用地磁预报地震

　　地球是一个巨大的磁体，在它的周围存在着一种看不见的物质，它能使悬挂起来的小磁针趋向一定的方向，这种看不见但对小磁针起作用的物质叫做“地磁”。地磁有它的大小和方向，通常用它的水平分量H、垂直分量Z和偏角D这三个要素来描述。如果知道了某处的Z、H、D三个分量，也就知道了该处的地磁场的全貌。

　　通过长期观测表明，地磁的任何一个分量，在任何一个地方都是不断变化的。变化的原因是多方面的，如与太阳、地球等天体运行有关的昼夜变化、季节变化、年变化等周期性变化；还有在地震的孕育发展过程中，由于地下应力作用，地下岩石的物理、化学性质就要发生变化，从而导致地下岩石磁性的改变，于是在地面上观测到的地磁，就会发生局部的微弱变化。我们正是从上述变化中，尤其从地下应力作用引起的地磁变化中，去寻找与地震有关的带规律性的地磁变化异常，借以预报地震。

　　目前利用地磁预报地震的方法还在探索阶段中。影响地磁变化的原因是多方面的，干扰因素也很多，比如，仪器附近放有铁物质或者观测时带有铁磁性的东西靠近仪器，都会使磁针改变方向，发生变化，因此，当观测到地磁异常时，首先要通过多种观测资料加以对比分析，排除各种干扰因素，努力找出因地震的变化引起的异常反映。

　　我国加速地震监测卫星研究

　　我国处于世界两大地震带之间，是一个多地震的国家。资料显示，20世纪有三分之一的陆上破坏性地震发生在我国，死亡人数约60万，占全世界同期因地震死亡人数的一半左右。

　　许多国家开展了地震电磁卫星的探索研究，以期将其作为监测地震灾害的手段之一。我国也非常重视利用卫星预测地震。据了解，在“九五”期间，我国就开始了卫星预报地震的研究和应用，并取得了初步成果。近日，中国航天报记者就地震电磁卫星的研究发展情况，采访了有关卫星专家。我国有关专家认为，发展地震监测卫星十分必要。

　　著名卫星专家王希季院士等一直呼吁研制发射地震电磁监测试验卫星。在接受采访时他指出，目前我国已建成了相当数量的地基电磁监测台网，但我国幅员辽阔，地震多发区多，已建和筹建的电磁监测台还不能满足预报需求。而在空间轨道运行的卫星对地电磁观测覆盖范围大，不受地面自然条件限制，且空间电磁的场动态信息强于地面的信息。利用卫星实现空间电磁监测，将有可能对地震预报起到积极的推动作用。

　　“此次汶川地震，如果我们事先有该地区连续的空间监测的热和电磁效应的图像，可能会有预报。”王希季认为。他表示，发展我国的地震电磁卫星对地观测技术，将空间手段与地基监测相结合，建立天地一体化的立体地震电磁监测系统，将明显增加地震前兆的信息量，为地震预测预报提供重要的科学判据。

　　在我国航天发展“十一五”规划中，已明确提出开展地震电磁监测卫星研究。汶川震后第三天，5月15日，国家国防科技工业局组织召开了航天技术应对当前地震灾害的专题研讨会。会上明确要求，要进一步加快包括地震电磁监测试验卫星在内的关键技术的攻关研制，不断增强航天技术服务国家防灾救灾事业的能力。

　　■相关链接前苏联先行一步

　　曾监测地下核爆

　　早在1964年，前苏联科学家在分析该国发射的Aloute卫星观测资料时，就发现了卫星电磁观测在强地震前的异常现象，这一现象被随后发射的多颗卫星反复观测到。因此，最先利用太空中的卫星监测电磁异常的国家，正是冷战时期的前苏联。因为地下核试验产生的强震同样会引起电磁异常。前苏联为了监测有关国家地下核试验的情况，在冷战时期发射了多颗可监测电磁异常的卫星。

　　上世纪90年代初，在多年研究的基础上，前苏联科学家提出建立地震前兆全球监测卫星系统的设想。该系统的目标是对特定地区上空的电磁波、电离层等离子体特征等长期监测，在震前2小时—48小时做出预报。按照科学家们的设想，这一系统由20颗微型中低轨道卫星、地面接收网络和地面飞行控制中心组成。地面接收系统将信息传递到地震预测中心，中心再将地震卫星信息与地面传统地震监测得到的信息相结合进行地震预测。但是由于前苏联的解体和俄罗斯经济实力的下降等原因，该系统建立进程缓慢。俄罗斯先后于1999年、2001年、2006年发射了3颗卫星，用来探测与地震有关的电离层变化信息，探索地震预报信息和预报技术，研究与地震、火山和其他大规模的自然灾害有关的电离层、电磁和等离子体变化等前兆。

　　数颗卫星太空运行

　　多个国家开展研究

　　从上世纪90年代初开始，法国、美国、乌克兰等国家也着手进行地震电磁监测卫星相关研究。2003年，美国发射了一颗重4.5千克的地震卫星，用于研究磁场信号与地震岩石破裂关系机理，预测地震活动。2004年，法国和乌克兰分别发射了一颗地震电磁卫星。法国这颗名为Demeter的卫星，用于研究与地震、火山相关的电离层变化，研究与人类活动有关的电离层活动及引起电离层变化的机理等。

　　目前，美国、俄罗斯、乌克兰、意大利等国，以及我国台湾地区，都有发射地震电磁卫星的计划。其中，俄罗斯提出了一个包括两种轨道面、共8颗卫星的全新的电磁卫星星座方案；乌克兰航天局提出由3颗卫星组成地震电磁监测星座。

　　法国并没有处在地震带上，但科学家们仍开展了地震电磁卫星的研究。专家介绍说，目前法国的Demeter卫星研究成效显著，在业内颇受关注。

　　与传统的地面地震监测站相比，利用卫星监测并且预报地震的方法无疑为人们提供了新的预报的依据。专家称，虽然利用地震电磁卫星预报地震目前还处于“探索阶段”，但是这一方法已得到了许多科学家的认同。未来，随着科技水平的提高和科学研究的深入，地震电磁卫星有望在地震预测中发挥重要的作用。

　　■延伸阅读俄专家称“太空预测法”可更精确预测地震

　　据中国网援引国外消息，关于预计将会发生的灾难的地点甚至日期，太空遥感技术能提供更精确的数据。因此，从太空进行地震预测更加容易，也更为精确。这种高科技方法的主要优势在于，能够监测具有地震危险的大片区域，提前1—5天预测地震的发生。

　　俄罗斯人预测地震的方法是以研究地磁场变化为基础。地表磁场测量能发现预示着地震的一些变化。与此同时，即将发生地震的地区的强电场会导致电离层产生特定电流。

　　苏联于1979年发射的“国际宇宙组织—19”卫星是一个突破。在一场地震发生前若干小时，这颗卫星在震中周围大片区域探测到了一种不同寻常的低频噪音。这一发现后来得到了其他航天器的证实。

　　强烈地震的先兆大约在主震发生5天前就会出现，具有能与其他电离层变化相区别的特定特征。记录这些特征是一项非常复杂的任务，包括对可能发生地震的地区进行不间断卫星监测，以及进行有规律的基线研究，因为基线变化可能预示着地震即将发生。

　　包括俄罗斯在内的许多国家都在研究地震与电离层之间的联系，但研究力度尚不能如科学家们所愿。