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地磁异常变化与地震预测研究

已有 4992 次阅读 2013-8-22 17:40 |个人分类:地震与地磁|系统分类:科普集锦

 绝大部分地震预测前兆参数可归结为地磁场参数,地磁场异常是进行地震近临性临震预测的重中之重的第一类参数。可以证明:地磁场异常是所有地震发生的必要条件,而大的地磁场异常是地震发生的充分条件。

  在地震发生之前,当地地壳内已经有各种异常的物理和化学状态变化。地震的孕育一般历经:慢速变化(可比喻为地块出现裂纹,历时几个月到几年)-快速变化(可比喻为地块裂纹快速撕裂,历时几天到几个月)-特快速变化(可比喻为地块裂纹大部分撕裂,历时几小时到几天)-超特快速变化(可比喻为地块已经彻底撕裂,正在加速下落,产生巨大摩擦,引起发声振动,如地声;因巨大摩擦,引起温度急剧升高,红外异常,地光,历时几分钟到几小时)-地震爆发(可比喻为地块下落时同另一个坚硬的大地块产生激烈的机械碰撞)五个阶段。

  在前四个阶段,当地地壳内的状态变化可以归结为:当地地壳内物体的机械运动(非巨大振动形式的机械运动)、热运动、物理相变(固态、液态和气态等)、化学反应状态产生了异常。进一步不难归结为:当地地壳内任意一点物质的化学成分、密度、速度和温度的状态产生了异常。

“地磁场异常是所有地震发生的必要条件”的简要证明

P=XYZ)为某地震区域内下部地壳中的任意一点,P点处物质同地震有关的主要物质性状参数有:化学成分CXYZt),密度ρ(XYZt),速度(矢量,具有大小和方向)VXYZt),温度θ(XYZt)。在平静期,参数C、ρ、V和θ同时间t无关,因此P点处多余的电子数(由于电子的热迁移原理,地心处缺少电子,带正电荷,而地表处出现多余的电子带负电)恒定,运动方向恒定,因此当地地壳内总的地电流的大小和方向不变,从而当地的地磁场(大小和方向)恒定。显然,在地震发生之前的孕育阶段、正在发生时和结束以后的自平衡期,参数C、ρ、V和θ中至少有一个产生变化,也就是跟随t的变化而变化,C、ρ和θ都直接同多余的电子数有关,从而使得总的地电流的大小产生变化,间接地使得总的地电流的方向产生变化,总的使得地磁场产生变化;而V的变化使得总的地电流的方向产生变化,总的使得地磁场产生变化。因此,这几种情况都使得地磁场产生变化。一般,在地震孕育的超特快速变化(历时几分钟到几小时)和正在发生时(一般为几秒到几分钟),地磁场(大小和方向)异常非常激烈。必要性得证。

“大的地磁场异常是地震发生的充分条件”的证明

一般在地磁场测试传感器(如基于指南针原理和别的测试原理)附近存在干扰磁场,太阳黑子所引起的磁暴可以改变地磁场大小的1%左右,对地磁场的方向也会干扰,这是无法避免的;附近有含铁物品、家用电器,干扰可以很大,但是只要安装正确,这些干扰是很容易避免的;来自外面空中的由工厂设备、无线电通讯等引起的干扰信号,这是无法避免的,但是这些干扰信号,相对较弱;当地的气候、季节变化,也会使得地磁场变化,但是影响相对较弱。正因为有了这些干扰因素,绝对不能说,当地的地磁场变化了,必然有地震发生,因为这些磁场干扰信号很难同小地震引起的地磁场异常相区分。但是,相对于大地震和特大地震孕育的特快速变化期(一般为几分钟到几小时)和正在发生时(一般为几秒到几分钟)所产生的地磁场异常,这些干扰信号是微不足道的。例如,2008512日,北川中学初二(1)班发现地震发生前13分钟,教具指南针大飞转,显然,别的干扰信号没有那么大的能力。大的地磁场异常是地震发生的充分性得证。

 



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