电磁学论文

电磁学论文

题目: 电磁学在地震方面的应用

院(系): 数理学院

专业年级：12电子

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电磁学在地震方面的应用

摘要：电磁学方法是国内外公认的有良好发展前景的地震监测预报方法之一。地震电磁学的技术应用是地震豫报构基础：随着我国地震预报技求的不断进步，地震工作者对地震电磁学的研究不断深入。本文简要介绍了地震电磁观测研究的原理和现状，分析了当前存在的一些问题，并总结了今后的发展趋势。

关键词：原理；现状；问题；发展趋势

由于地震减灾的迫切需求，与地震相关的电磁学研究已发展成为一门独立的“地震电磁学1”学科，并已成为当前国内外地学研究的热点之一。由于它是利用非力学的电磁学方法来研究地震的孕育和发生的过程，有别于传统的地震学的力学方法，因而可以加深对地震这一自然现象本身的更完整的认识，为地震物理机理研究奠定重要的理论基础。

一. 利用电磁学监测预报地震原理

早在18世纪，人们就知道了地磁和地电流在地震前会发生变化。观测地电流，现在测地下一对电极间的电压，在历史上测电极问的电流，所以测得的物理量是电场，但不叫地电位，而称地电流。电压随着用地下电极测得的数赫兹以下的电场变化而变化，因而通常都把这种电压变化作为地电流来测量地壳主要由离子结晶的岩石构成，带磁性的岩石也多。这些岩石因应力和变形的变化而产生压皂和压电磁，所以认为电磁场随着地震前兆的地壳应力及变形的变化而改变，从而导致地电流变化和电波辐射。这些均为国内外的地下核爆炸实验和炸药爆炸实验以及岩石破坏实验在定性上予以证实。而且还测到了地震前兆的岩石变形和龟裂舶产生以及水渗裂缝导致的地电流变化。

在断层面有许多强度高的部分——Asperity。震前，应力租变形都集中在这些Asperity上。其结果，应力和变形达到界限，Asperity就不断崩裂。强度最高的Asperity保持到最后，一旦它被破坏，也就是地震发生之时。因此，在地震前由于Asperity的应力和变形骤变而辐射电波，其强度在临震前达到最大，这也和观测是一致的。

二. 地震电磁观测研究的现状

迄今为止的观测与研究已初步证实了孕震过程中的电磁现象是客观存在的，但由于实际地震孕育过程的复杂性、地球内部结构的非均匀性等原因，我们对地震电磁现象的认识和理解依然非常有限。而连续的电磁观测无疑会为进一步深人研究地震电磁学问题提供必要的观测资料。因此，关于地震电磁观测台网的研究也日益受到重视。例如，我国以中国地震局为核心，在过去的数十年间逐步在全国范围内布设了各类电磁台网，随着国家对防震减灾事业的日益重视，我国的地震电磁观测台网得到了飞速的发展；日本以位于中部的东海地区为核心建起了一个先进的数字化遥测电磁观测台网；台湾也启动了一项以电磁学方法为核心来研究地震前兆机制的卓越研究计划，并新建了一些以地震监测和预报研究为目的的电磁台站；除了常规地表电磁观测外，卫星技术也倍受重视，继法国于2004年6月发射了世界上首颗地震电磁探测微型卫星(DEME．TER)后，其它一些国家也正在酝酿类似的卫星研究计划。

三. 存在的主要问题

随着地震电磁学的迅速发展，其在地震研究中的地位愈来愈重要。

在我国，一方面在国家的大量投入和支持下，电磁观测台网不断得以发展，电磁观测资料也不断丰富；但另一方面，这些宝贵的观测资料并没有充分发挥预期的作用。因此，如何在维持观测的同时持续开展相应的应用基础研究是当前地

震电磁学研究中存在的一个主要问题。

由于地震电磁观测台网，尤其是我国现有的台网，大多数是根据过去地震发生的情况逐步建立起来的，因此，存在台网密度有限、布局也可能不够合理等问题。实际观测到的电磁信号是各种信号叠加之后的结果，除了人为干扰源之外，观测资料中还包含来自电离层的干扰以及来自地球内部的非地震构造活动引起的电磁干扰，而且有研究表明这些干扰比地震电磁信号本身更强。因此，如何合理选择台网布局以及如何从复杂的电磁环境中提取与地震活动相关的相对较微弱的电磁信号也是当前地震电磁学研究面临的主要问题。

四. 发展趋势

通过基于观测研究、岩石实验研究所开展的理论与模拟研究，各国学者对存在于地震电磁学中的部分具体问题的研究已取得了一定的成果，所提出的有关地震电磁现象的物理机制也比较明确，而且得到了一些岩石实验资料的支持。但是由于实际的地震孕育过程的复杂性以及地球内部结构的高度非均匀性，因此以往的研究几乎都通过考虑问题的某个主导因素，而对其他因素予以简化来建立模型。

综上所述, 实际观测资料的物理解释仍是现在和将来一段时期内地震电磁学研究中所面对的一个关键疑难问题。紧密结合岩石实验的理论与模拟研究将是今后地震电磁学研究7的重点。前人的地震电磁学研究成果和今后将继续开展的地震电磁学研究将有利于进一步非力学的电磁学角度加深对地震孕育过程这一物理现象的理解。

参考文献：

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