地電流

發(fā)現(xiàn)地震也會(huì)產(chǎn)生異常的地電流，要?dú)w功于Varley，他對1871年3月17日加拿大地震的觀測，才確認(rèn)了這一現(xiàn)象。后來，日本對1923年的關(guān)東地震和1949年的鳥取地震都取得了地電流異常的震例。我國是在1966年邢臺(tái)地震之后起步的。

地電流猶如大地血脈，它的存在和運(yùn)動(dòng)很早就被人們發(fā)現(xiàn)。英國人Barlow可能是第一個(gè)吃螃蟹的人，他在1849年利用得比的電信線路證實(shí)了地電流的存在。

小小土地電，監(jiān)測離不了

世界上的事就有那么巧！土地電剛在中國被封殺，卻在西方紅紅火火閃亮登場。

希臘雅典大學(xué)有3位教授，他們從1981－1983年開始了新型土地電的觀測研究，1991年建立了數(shù)字化觀測系統(tǒng)。截止1998年的15年時(shí)間，對11次5．5級以上的地震居然做出了8次成功的預(yù)報(bào)，使希臘成為中國之外僅有的一個(gè)政府級的公開進(jìn)行地震預(yù)報(bào)的國家。希臘把這種觀測方法以3位學(xué)者的第一個(gè)字母命名VAN，從此VAN方法響徹全球，直到今天。

VAN小組堅(jiān)持認(rèn)為，對地下電場的無人工電源的直接測量，是監(jiān)測地震的最好方法之一。土地電觀測中的不穩(wěn)定性和干擾問題，他們也同樣遇到，不過經(jīng)過細(xì)致的研究，發(fā)現(xiàn)問題出在觀測技術(shù)和數(shù)據(jù)分析上，而不在方法手段本身。于是采取了一系列的技術(shù)改進(jìn)措施，比如用非極化的合金電極代替鉛電極，解決了化學(xué)電位不穩(wěn)定的問題；采用不等極距、電磁同時(shí)觀測、數(shù)字電子測量技術(shù)等措施，有效的排除了各種干擾；采用數(shù)理分析技術(shù)，又歸結(jié)出了地震電信號的特征和標(biāo)志等，很好地解決了有關(guān)問題。他們的預(yù)報(bào)意見一直公開發(fā)表在國際學(xué)術(shù)刊物上，并公布全部的數(shù)據(jù)和處理方法，由此取得了日、美、俄、法等多國專家的幫助，終于使新型土地電變成了香餑餑。

對VAN方法的進(jìn)展，雖然學(xué)術(shù)界存在不同的看法，但大部分專家都是肯定的，并對其重要性給予了高度評價(jià)。中國、日本、法國隨后迅速派員學(xué)習(xí)、引入。我國不僅有計(jì)劃地安排專業(yè)人員到希臘雅典大學(xué)學(xué)習(xí)，還研制出了新型土地電儀器——SE3型地震電場前兆儀，已將希臘VAN方法的多極距分析方法在儀器的硬件中得以體現(xiàn)，有用信號能較好的與干擾信號分離，“狼來了”的誤判比例大大降低。

甘肅文縣地震局的土地電觀測研究一直未停止過，自己研制了超低頻電脈沖信號地震前兆儀，在采用新型土地電儀器的2001－2003年間，他們填報(bào)了4次書面預(yù)報(bào)卡，較準(zhǔn)確地預(yù)報(bào)了四川甘孜6．0級地震、四川鹽源5．0級地震、云南大姚6．2級地震，特別是對2000年11月14日昆侖山口西8．1級大震的預(yù)報(bào)，受到了中國地震局的表揚(yáng)和獎(jiǎng)勵(lì)。他們孜孜不倦的努力，佐證了土地電在地震預(yù)報(bào)中的作用。為此，中國地震局特批他們的儀器參加2003年國際地震儀器與緊急救助設(shè)備技術(shù)展，進(jìn)行推廣。

前途光明，道路曲折

從國際上的發(fā)展趨勢來看，對自然電磁場的直接觀測（無人工電磁源）越來越被重視，這種訊號的出現(xiàn)與震源的孕育和發(fā)展似乎有著更為緊密的關(guān)系，也更便于統(tǒng)一地認(rèn)識電氣異常、動(dòng)物異常、大氣異常和電磁場異常等等。因?yàn)?，地電場的變化同水的運(yùn)動(dòng)關(guān)系密切，而地下水在地下深處是極廣泛分布的，它在發(fā)震構(gòu)造的局部富集會(huì)在震前斷層的預(yù)滑與蠕動(dòng)時(shí)導(dǎo)致地電效應(yīng)、過濾電動(dòng)勢和壓電電流的出現(xiàn)。因此，我國已經(jīng)加大了對這類監(jiān)測手段的研究力度，涉及到對地球靜磁場、地電場（土地電）、電阻率、大地電磁、磁變測深、電磁場，ULF、ELF和VAN等的觀測工作。

作為一種群測群防手段，新型土地電在地震監(jiān)測預(yù)報(bào)方面已經(jīng)有了自己的一席之地，尤其是其簡單易行、成本低廉的特點(diǎn)和良好的反應(yīng)還是獨(dú)樹一幟的。工作中需注意的是分析地震前兆的異常變化與地表干擾性噪音的不同。研究表明，前者往往具有選擇性，即在構(gòu)造的控制下只對某些地區(qū)反應(yīng)敏感，而對另一些地區(qū)可能毫無反應(yīng)；此外，地震異常信號的極性和強(qiáng)度比均有一定的穩(wěn)定性特征等等。如何排除干擾，使地電流信號得以最大利用，已經(jīng)成為地震監(jiān)測工作中的一個(gè)永久性課題。

地電流的產(chǎn)生比較復(fù)雜，簡單的理解有：

首先地球本身就像是一個(gè)磁鐵，地理上的南極北極對應(yīng)著地磁的N級和S級。所以我們的地球表面以及地低下都存在磁場。

根據(jù)麥克斯韋的電磁定律，當(dāng)有導(dǎo)體在磁場中運(yùn)動(dòng)時(shí)候，導(dǎo)體就有電流通過。而大地也具有一定的可導(dǎo)電性。地震就是地殼運(yùn)動(dòng)，那地殼運(yùn)動(dòng)就正好等同于導(dǎo)體（大地）在磁場（地磁）中運(yùn)動(dòng)。這是類似發(fā)電機(jī)有電的原理。

而還有一些其他的原因，地底下有水的活動(dòng)，水中的酸堿度不平衡和地下的礦物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生大量電離子從而有電流。這種是化學(xué)電能，類似于我們的電池有電的原理。（就像西紅柿插進(jìn)兩根金屬片就能點(diǎn)亮小燈那樣）

還有其他一些產(chǎn)生原因，但地球本身是一個(gè)復(fù)雜的導(dǎo)體，完全弄懂它所有的產(chǎn)生原理和條件還沒真正實(shí)現(xiàn)。2100433B

地電場的觀測簡單易行，成本低廉。在地下相距幾十米到百米遠(yuǎn)的地方，埋放兩個(gè)鉛板，再用導(dǎo)線分別連接到電流表（毫安表）或電壓表（毫伏表）的兩端，就能從表頭上觀察到指針的日變化、年變化特征，這種方法是不需外加任何人工電源的。20世紀(jì)60～70年代我國的許多廠礦、學(xué)校和農(nóng)村都開展過地電觀測，是群測群防的重要手段之一，老百姓給了它“土地電”的美稱。

誰料，好景不長，土地電便被打入冷宮，直到近年剛剛東山再起。這里的根由可就一言難盡了。

地電流海城地震

1975年海城地震前2～5天，距震中20公里的冶金102隊(duì)的土地電，不僅連續(xù)出現(xiàn)了30～100毫伏的單向脈沖，其地電位還出現(xiàn)了190毫伏的下降，如此巨大幅度的異常一改往日的平靜，這個(gè)前兆信息為成功的臨震預(yù)報(bào)提供了有力的科學(xué)依據(jù)。土地電的一展身手令國人刮目相待，一時(shí)風(fēng)靡全國。未料到隨后的各種異常事件頻頻上報(bào)，從南到北，從冬到夏，四處呼叫“狼來了”。無奈異常天天有，地震日日無，核實(shí)地電異常和排除人為干擾的差事很快成了專業(yè)人員的重要任務(wù)。

地電流唐山地震

1976年5月，唐山地區(qū)等很大范圍的地電觀測網(wǎng)又頻頻出現(xiàn)變化，專業(yè)人員對此進(jìn)行了認(rèn)真反復(fù)的核實(shí)查證，雖然有些異常確實(shí)重要，但大量的異常是農(nóng)田用水、降雨、溫度變化和電極不穩(wěn)定等干擾造成的。在大震發(fā)生前的最后一周的會(huì)商會(huì)上，盡管曾根據(jù)土地電和專業(yè)地電觀測，做出了“遷安—昌黎—青光一帶可能發(fā)生4．5—5級地震”的預(yù)報(bào)意見，不過對問題的嚴(yán)重性是遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有意識到的。幾天之后，大震發(fā)生，震級7．8級。臺(tái)站在地震中被摧毀，馬家溝地電臺(tái)資料在廢墟中被搶出，而唐山臺(tái)的地電觀測員石蘊(yùn)璇工程師當(dāng)場殉職，為地震預(yù)報(bào)貢獻(xiàn)出了生命……。

震后的研究表明，土地電異常的真假難辨確實(shí)為工作帶來了極大的困難。造成這些異常的最主要的因素是金屬電極的化學(xué)電位極其不穩(wěn)定，加之自然電場的復(fù)雜變化，使微小的地震信息湮沒其中。在技術(shù)水平有限的客觀條件下，我國于20世紀(jì)80年代初，決定暫時(shí)淘汰土地電方法，把研究的重點(diǎn)放在電阻率的觀測上，這是一種外加人工電源的地電方法：先用人工電源把變化不定的天然地電場抵消成零，使測量數(shù)據(jù)得以穩(wěn)定，再改測地下介質(zhì)的電性參數(shù)——電阻率，這種技術(shù)在工程勘探的應(yīng)用是相當(dāng)成功的。

至此，土地電在我國銷聲匿跡。