Λ.Ε.Сοбисевич А.Λ.Сοбисевич K.Χ.Κанониди

圖1 北高加索地球物理1號(hào)觀測(cè)站位于安德?tīng)柶媸械叵?.5km深處的儀器。圖中前部為波普洛夫系統(tǒng)磁變儀，后部為格力德涅夫系傾角儀

著名的科學(xué)家喬治·穆?tīng)枺ěェ丕唰猝乍?Мур）發(fā)現(xiàn)，地磁擾動(dòng)異常可以預(yù)警強(qiáng)地震事件，他根據(jù)1964年3月27日阿拉斯加災(zāi)難性海嘯地震發(fā)生前2小時(shí)記錄到的信號(hào)，首次成功地提取出了波形特征。這一發(fā)現(xiàn)成為地震電磁 “前兆”研究工作的開(kāi)始。專家們從多個(gè)角度接受了所發(fā)現(xiàn)的現(xiàn)象。在美國(guó)著名科學(xué)家的文章中，詳細(xì)分析了該問(wèn)題（Fraser－Smith，2008），其所揭示的強(qiáng)震與磁暴以及電離層、大氣層和巖石層其他變化過(guò)程之間的 “關(guān)系”提示地球物理學(xué)家們擴(kuò)大了對(duì)地磁擾動(dòng)異常進(jìn)行研究的范圍。有關(guān)在出現(xiàn)伴生的強(qiáng)地磁暴背景的二分點(diǎn)處經(jīng)常發(fā)生大地震的資料在部分科研著作中得到引用 （Сытинский，1987；Барсуков，1991）。根據(jù)觀測(cè)到的自然數(shù)據(jù)繪制的特定區(qū)域的構(gòu)造地震孕育現(xiàn)象模型提出，作為地震前兆的構(gòu)造地磁效應(yīng)，是地殼的某些內(nèi)部源變化引起的（Седоваи?р，2001）。還有一些方法試圖將地球的地震活動(dòng)性與太陽(yáng)、電離層影響以及地球物理圈的其他現(xiàn)象進(jìn)行聯(lián)系（ГогатишвиΛи，1984；Λиперовскийи?р，1991； Моргунов，1999； Седова и ?р，2001；ГуΛьеΛьми，2007；等）。圣 彼 得 堡

科學(xué)家的一些研究也值得關(guān)注，其研制出新一代磁場(chǎng)測(cè)變儀，并對(duì)潛在的震源定位技術(shù)進(jìn)行了實(shí)際檢驗(yàn)（Копытенкои?р，2000）。

圖3 2004年12月26日印度尼西亞海嘯地震區(qū)域

北高加索地球物理觀測(cè)站（位于埃爾布魯斯火山中心地區(qū)，圖1、2，觀測(cè)站坐標(biāo)：43°16′N，42°41′E）觀測(cè)經(jīng)驗(yàn)表明，強(qiáng)地震前被研究的某些電磁超低頻擾動(dòng)信息量豐富，并適合被先進(jìn)的地球物理裝置記錄下來(lái)（Собисевичи?р，2008，2009；Собисевич，2010）。

現(xiàn)舉例說(shuō)明2004年12月26日發(fā)生在蘇門答臘北部地區(qū)的蘇門答臘—安達(dá)曼災(zāi)難性地震（該地震引發(fā)的海嘯被認(rèn)為是當(dāng)今地震災(zāi)害史中造成傷亡最大的一次自然災(zāi)害）。根據(jù)各種評(píng)估，該次地震震級(jí)達(dá)9.1～9.3級(jí)，這一強(qiáng)度在整個(gè)有觀測(cè)記錄的地震史中排第二或第三位（圖3）。在歸納所觀測(cè)到類似震級(jí)地震的地球磁場(chǎng)異常擾動(dòng)特征時(shí)，將會(huì)發(fā)現(xiàn)某些在分析北高加索地球物理觀測(cè)站磁場(chǎng)測(cè)變儀記錄數(shù)據(jù)中出現(xiàn)的波形，我們認(rèn)為這是最有意義的。對(duì)所記錄的準(zhǔn)諧波磁擾動(dòng)結(jié)構(gòu)的解讀顯示，在海嘯地震形成和發(fā)展的所有階段，儀器設(shè)備可以分辨并記錄下地球磁場(chǎng)中典型的 “準(zhǔn)諧波”波形，這樣的波形表明在巖石層—大氣層—電離層系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)行著復(fù)雜的電動(dòng)力發(fā)展過(guò)程。

俄羅斯科學(xué)院地球物理局信息處理中心緊急情報(bào)處（奧布寧斯克市）使用從俄羅斯、獨(dú)聯(lián)體國(guó)家以及國(guó)外遠(yuǎn)程數(shù)字和模擬地震站獲取的數(shù)據(jù)確定了這些地震參數(shù)（表1）。

圖4 進(jìn)行地震分析的地震波圖片段

表1 地震監(jiān)測(cè)中心記錄的災(zāi)害事件主要參數(shù)

在圖4中顯示的地震記錄來(lái)自如下數(shù)字臺(tái) 站： 阿 拉 阿 查 （Δ43.5°）、 塔 拉 亞（Δ48.6°）、 博 羅 沃 耶 （Δ53.8°）、 埃 里 溫（Δ58.8°）、南薩哈林斯克 （Δ59.4°）、阿爾蒂（Δ60.7°）、基茲洛沃茨克（Δ61.8°）、馬加丹（Δ70°）、奧布寧斯克（Δ70°）、勘察加彼得巴普洛夫斯克（Δ71.2°）。

第一波沖擊破壞了蘇門答臘島北部，然后呈鏈狀繼續(xù)沿主斷層推進(jìn)。直到尼科巴和安達(dá)曼群島都監(jiān)測(cè)到了地震。高達(dá)10m的巨大潮汐波摧毀了斯里蘭卡、印度、印度尼西亞、泰國(guó)和馬來(lái)西亞的海岸區(qū)。地震還伴隨有多次余震。

這些地震的震源位于巽他地震區(qū)側(cè)翼，環(huán)繞蘇門答臘島、尼科巴群島和安達(dá)曼群島西部。巽他地質(zhì)構(gòu)造弧的這段區(qū)域?qū)儆谛备_帶。此處印度—澳大利亞板塊向北方運(yùn)動(dòng)，而緬甸沿安達(dá)曼—尼科巴和蘇門答臘中部右旋斷層向南－南－東運(yùn)動(dòng)。我們認(rèn)為，所形成的結(jié)構(gòu)，就是確定產(chǎn)生超低頻地磁擾動(dòng)異常的因素。

根據(jù)哈佛大學(xué)地震中心數(shù)據(jù)，震源機(jī)制在該俯沖帶地區(qū)是非常典型的。由俄羅斯科學(xué)院地球物理學(xué)院科學(xué)家們完成的這次地震模擬，顯示出了地震破裂的節(jié)面為亞傾斜形態(tài)的平面。

地震發(fā)生在地震活躍地區(qū)，為此編制了該地區(qū)自1971年到2004年10月（含）所發(fā)生的震源深度小于150km的地震活動(dòng)目錄。通過(guò)對(duì)該目錄的數(shù)據(jù)分析，Ю.Λ.Ребецкий和他的同事們完成了對(duì)兩個(gè)深度范圍的應(yīng)力重建，一是，淺地表0～60km，包括220次地震，二是40～150km深部（80次地震）。計(jì)算主應(yīng)力軸在水平面上的投影，并確定出從斷層 “初始破裂”開(kāi)始向東南方向擴(kuò)展表明，最大和最小應(yīng)力在水平面上的投影低于正常值，而中間主應(yīng)力則平行于槽軸線。最大偏量擠壓軸線緩傾向大洋巖層之下，而最大偏量拉張軸線則陡然俯沖到大陸板塊之下。這是典型的俯沖帶特征，呈現(xiàn)水平擠壓狀態(tài)，并近乎嚴(yán)格地保持垂直于槽軸線走向的拉張方向。應(yīng)力矢量方向與大洋板塊之下對(duì)流運(yùn)動(dòng)的方向一致。此外，隨著沿巽他西側(cè)由南向北的俯沖推動(dòng)，可以觀測(cè)到應(yīng)力狀態(tài)從俯沖（水平擠壓）到水平拉伸的有序變化。

地震學(xué)家猜測(cè)，正是這個(gè)板塊的運(yùn)動(dòng)決定了安達(dá)曼—尼科巴和中央蘇門答臘斷層的右旋運(yùn)動(dòng)，以及該地區(qū)地殼大陸部分應(yīng)力狀態(tài)的特征。此外，從斷層 “初始破裂”開(kāi)始到圓弧盆地地震震中區(qū)域主要應(yīng)力方向的變化表明，其很好與觀測(cè)到的地表破裂附近主應(yīng)力軸方向相吻合。

強(qiáng)震發(fā)生在應(yīng)力梯度變化強(qiáng)烈地區(qū)的事實(shí)，使得我們必須明確提出關(guān)于強(qiáng)烈海嘯地震的地質(zhì)運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)的一些新觀點(diǎn)。在這些觀點(diǎn)中，起主導(dǎo)作用的是未來(lái)地震發(fā)生地區(qū)應(yīng)力強(qiáng)度增強(qiáng)到某一極限。

可以推測(cè)，正是強(qiáng)弱應(yīng)力區(qū)域的出現(xiàn)，才導(dǎo)致了復(fù)雜的地質(zhì)—地電過(guò)程。該過(guò)程能量劇烈變化，超出地殼地震活躍區(qū)域強(qiáng)震能量水平，引起該區(qū)域大洋底部流體飽和斷塊結(jié)構(gòu)單元的大規(guī)模電化過(guò)程。就目前的認(rèn)識(shí)來(lái)看，這些區(qū)域可以按照相應(yīng)的膨脹模型進(jìn)行模擬（ΑΛексееви?р，2008；Собисевич，2010；НикоΛаевский，2011）。在震中地區(qū)和緊靠震中的斷裂板塊結(jié)構(gòu)（斷層群）帶電粒子的相互作用，我們認(rèn)為是導(dǎo)致地電異常磁擾動(dòng)現(xiàn)象的來(lái)源。這種異常磁擾動(dòng)可在所研究的海嘯地震形成和釋放所有階段均觀測(cè)到。

因此，導(dǎo)致出現(xiàn)分散膨脹型結(jié)構(gòu)并具有共振特性的部分?jǐn)嗔寻鍓K地質(zhì)介質(zhì)區(qū)域電離過(guò)程的結(jié)果（Собисевич，2010），會(huì)促使發(fā)生異常地磁超低頻擾動(dòng)，反映了震源區(qū)域共振斷裂板塊結(jié)構(gòu)單元的運(yùn)動(dòng)軌跡。為證實(shí)這一點(diǎn)，我們研究了從北高加索地球物理觀測(cè)站獲取的自然條件下的試驗(yàn)數(shù)據(jù)。

圖5 磁場(chǎng)坐標(biāo)系：F—地球磁場(chǎng)矢量；H—水平面地球磁場(chǎng)矢量水平線，由南向北方向取值為正值；D—地球磁場(chǎng)水平線與地理子午線之間的夾角，由西向東方向取值為正值；Z—地球磁場(chǎng)矢量垂直線，由上至下取值為正值

在觀測(cè)站內(nèi)我們采用圖5所示的坐標(biāo)系，并且所有磁變測(cè)量站以磁極為基準(zhǔn)。水平線磁變量取值標(biāo)記為H和D。雖然現(xiàn)實(shí)中與采用的標(biāo)記有區(qū)別，但運(yùn)用數(shù)學(xué)轉(zhuǎn)換，總可以得到磁變量H和D的實(shí)際數(shù)值。將來(lái)在記錄中顯示：H分量—磁變測(cè)量站讀數(shù)，D分量—不是角，而是垂直于H分量的測(cè)量數(shù)據(jù)。在2004年12月26日蘇門答臘—安達(dá)曼地震過(guò)程中，北高加索地球物理觀測(cè)站記錄到的地磁圖和傾角儀數(shù)據(jù)如圖6所示。

可以歸類至異常超低頻地磁擾動(dòng)的磁場(chǎng)信號(hào)典型結(jié)構(gòu)，我們認(rèn)為是由該次災(zāi)難性地震形成區(qū)域內(nèi)引發(fā)的流體系統(tǒng)確定的。在記錄中，這些結(jié)構(gòu)從2004年12月24日14時(shí)40分就開(kāi)始清晰地呈現(xiàn)出來(lái)。

對(duì)獲得的地磁記錄圖進(jìn)行分析，可以劃分出幾個(gè)時(shí)間段，每個(gè)時(shí)間段內(nèi)，其異常超低頻地磁擾動(dòng)表現(xiàn)得異常明顯。我們將它們確定下來(lái)，從12月24日00∶00至25日00∶00（圖6）。該時(shí)間和下文中的時(shí)間均為世界時(shí)。在所提供的反映分析地震起始和發(fā)展各階段的地球磁場(chǎng)變化（H、D、Z）和地球表面傾斜（EW向）記錄中，可以（在給定的磁變測(cè)量?jī)x敏感度條件下）研究從海嘯地震發(fā)展最初階段就出現(xiàn)的異常超低頻地磁擾動(dòng)。在圖6中，用灰色標(biāo)出兩個(gè)時(shí)間間隔，其更清晰地顯示出上述典型的準(zhǔn)諧波磁擾動(dòng)。需要指出，這些擾動(dòng)在其他時(shí)間間隔也可以觀測(cè)到。它們?cè)诮Y(jié)構(gòu)上基本沒(méi)有區(qū)別，只是其振幅要小得多。應(yīng)用地震震中區(qū)域運(yùn)動(dòng)過(guò)程相關(guān)對(duì)比分析方法，下一步我們準(zhǔn)備更詳細(xì)地研究這些擾動(dòng)數(shù)據(jù)。

現(xiàn)在，我們研究發(fā)生在從2004年12月24日23時(shí)58分到12月25日00時(shí)23分期間的異常超低頻地磁脈動(dòng)（圖6，插圖2、4）。震前直接與地震沖擊有關(guān)的異常超低頻地磁擾動(dòng)波形顯示在圖6中（插圖3、5）。在兩種情況下，均延長(zhǎng)了研究的時(shí)間范圍。為描述地球磁場(chǎng)變化的擾動(dòng)產(chǎn)生和發(fā)展過(guò)程，需要說(shuō)明的是 “準(zhǔn)靜態(tài)”信號(hào)振幅在0.5～1.2нТΛ之間波動(dòng)，而周期在1～2min范圍內(nèi)變化。

對(duì)18～300s時(shí)間范圍內(nèi)的擾動(dòng)過(guò)濾后得到的波形（圖6，插圖2、3），能清晰地描繪出海嘯地震震前的異常超低頻地磁擾動(dòng)的精細(xì)結(jié)構(gòu)。

對(duì)所列出的準(zhǔn)周期性信號(hào)與在全球其他地區(qū)海嘯前獲取的數(shù)據(jù)做比較顯示，所能監(jiān)測(cè)到的波形有明顯區(qū)別，且完全不同于每個(gè)從全 球 范 圍 單 獨(dú) 選 取 的 區(qū) 域 （Собисевич，2010）。因此，自然可推測(cè)，類似的異常超低頻地磁波動(dòng)可能反映在地震孕育區(qū)發(fā)生的地質(zhì)地球物理過(guò)程。

在分析這樣大規(guī)模自然現(xiàn)象的特點(diǎn)時(shí)，我們發(fā)現(xiàn)北高加索地球物理觀測(cè)站記錄到的超低頻地磁擾動(dòng)的絕對(duì)量，實(shí)際上是大氣和大地兩類波的疊加（Копытенкои?р，2000）。但是由于缺少進(jìn)行真實(shí)試驗(yàn)的相應(yīng)技術(shù)，還暫時(shí)不能試驗(yàn)性地把它們區(qū)分開(kāi)來(lái)。

圖6 在2004年12月26日蘇門答臘島地區(qū)地震形成和發(fā)展各階段的磁場(chǎng)變量和地球表面傾斜的記錄。插圖2、4為地震前后觀測(cè)到的異常超低頻準(zhǔn)諧波磁擾動(dòng)的典型波形；插圖3、5為地震前1小時(shí)出現(xiàn)的異常超低頻磁擾動(dòng)的典型波形；EW為東西向傾斜儀讀數(shù)；H、D、Z為地球磁場(chǎng)變化；Hf、Df、Zf為18～300s范圍內(nèi)過(guò)濾出的地球磁場(chǎng)變化

有一種觀點(diǎn)認(rèn)為，產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因，是在未來(lái)震源地區(qū)傳導(dǎo)性、以及超低頻地磁、次聲和電離輻射異常發(fā)展的結(jié)果。同時(shí)對(duì)電離層中產(chǎn)生的特殊超低頻地磁波動(dòng)信號(hào)的研究（圖4類信號(hào)等）過(guò)程中，引起很多研 究 人 員 的 關(guān) 注 （Бахмутов，2001；Бахмутови?р，2003；ГуΛьеΛьми，2007；ГуΛьеΛьми、Зотов，2012；Собисевичи?р，2009；Собисевич，2010）。根據(jù)對(duì)比在海嘯前記錄的超低頻地磁擾動(dòng)，在評(píng)價(jià)圖4類提取的波動(dòng)時(shí)，需要注意的是目前暫時(shí)沒(méi)有人能準(zhǔn)確地確定信號(hào)源所處的位置?？萍嘉墨I(xiàn)中還沒(méi)有確鑿可信的數(shù)據(jù)證明，在陸上和海上強(qiáng)震發(fā)生和傳播的所有階段均存在的（例如圖4類型的）電離層中磁擾動(dòng)還是在巖層系中超低頻地磁擾動(dòng)哪一個(gè)是原始資料。沒(méi)有這樣的資料，加大了大震預(yù)報(bào)的難度。

與此同時(shí)，根據(jù)近年來(lái)北高加索地球物理觀測(cè)站的儀器設(shè)備觀測(cè)得到的異常超低頻地磁信號(hào)試驗(yàn)記錄的研究數(shù)據(jù)，確定擾動(dòng)源很有可能處于巖層系中（見(jiàn)表1）。因此，在強(qiáng)震孕育地區(qū)產(chǎn)生的電離層磁擾動(dòng)實(shí)際上就在一瞬間。所產(chǎn)生的典型波形總能被分布在遠(yuǎn)離震中的觀測(cè)站記錄到并成功分離出來(lái)（Собисевич，2010）。

對(duì)比分析蘇門答臘—安達(dá)曼地震與全球其他地區(qū)發(fā)生的海嘯地震孕育和發(fā)生階段磁場(chǎng)測(cè)量數(shù)據(jù)，考慮地質(zhì)運(yùn)動(dòng)環(huán)境（Собисевич и?р，2009；Собисевич，2010），可以確定災(zāi)難性地震前一系列準(zhǔn)周期性超低頻地磁擾動(dòng)。真實(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)列在表2中。根據(jù)這些結(jié)果，其在位于地球物理信息測(cè)量系統(tǒng)區(qū)域（埃爾布魯斯火山中心、卡爾波戈里和其他觀測(cè)站點(diǎn)）的絕對(duì)值在0.8～4нТΛ之間波動(dòng)的異常超低頻地磁擾動(dòng)，首先會(huì)出現(xiàn)在未來(lái)震中區(qū)域內(nèi)。

將上面所列的結(jié)果與5年后（2009年8月16日）發(fā)生在蘇門答臘—安達(dá)曼的M6.7海嘯地震（這次地震強(qiáng)度明顯小很對(duì)）進(jìn)行了對(duì)比。此次地震磁波圖見(jiàn)圖7。

清晰的準(zhǔn)諧波超低頻地磁擾動(dòng)異常出現(xiàn)在地震波前一天（圖7，插圖2：18～300s范圍過(guò)濾的信號(hào)），而其振幅未超過(guò)1нТΛ。

對(duì)比兩次不同震級(jí)地震磁波圖可以得出結(jié)論，監(jiān)測(cè)到的準(zhǔn)諧波信號(hào)是相同的。此外值得說(shuō)明的是，隨著第一次地震沖擊的接近，擾動(dòng)周期有變化的趨勢(shì)（圖7，插圖2、3）。所產(chǎn)生的磁擾動(dòng)其固有的、與異常超低頻波形頻率變化有關(guān)的特性，反映出震中區(qū)的膨脹結(jié)構(gòu)的共振效應(yīng)。各種流體流動(dòng)以不同的方式形成獨(dú)立的膨脹構(gòu)造，并確定了在應(yīng)力高梯度變化區(qū)域電離的結(jié)構(gòu)和程度。但是，對(duì)結(jié)構(gòu)中電荷釋放機(jī)制暫未進(jìn)行研究。目前只能說(shuō)在這個(gè)復(fù)雜的地球物理過(guò)程中，其最終作用不應(yīng)該是導(dǎo)致在地震孕育區(qū)域構(gòu)造環(huán)境變化時(shí)相互影響的局部共振單元的形成。

通過(guò)對(duì)其他海嘯地震記錄（圖8）的分析，可以評(píng)價(jià)共振效應(yīng)的作用。這時(shí)在該次地震前1個(gè)小時(shí)內(nèi)記錄的地磁擾動(dòng)異常表現(xiàn)為清晰的準(zhǔn)諧波信號(hào)。

上述引起地磁擾動(dòng)的特征在2010年4月6日印度尼西亞北部蘇門答臘島地區(qū)發(fā)生的M7.8海嘯地震時(shí)也能清楚地看到（圖9）。超低頻地磁擾動(dòng)異常出現(xiàn)在地震前22小時(shí)（見(jiàn)圖8，插圖2）。但是，所有超低頻擾動(dòng)具有準(zhǔn)諧波成分。監(jiān)測(cè)到的信號(hào)長(zhǎng)度和隨后的連續(xù)擾動(dòng)反映出帶電非穩(wěn)定膨脹單元振蕩自發(fā)產(chǎn)生電流，這些膨脹單元真實(shí)存在于大洋底部斷塊區(qū)域強(qiáng)震孕育和發(fā)展的所有階段。

印度尼西亞地區(qū)和全球其他地區(qū)強(qiáng)烈海嘯地震震前的超低頻地磁擾動(dòng)解析結(jié)果（見(jiàn)表2）使得有理由猜測(cè)，記錄到的超低頻磁擾動(dòng)具有明顯的特征，是地震海嘯孕育過(guò)程中的獨(dú)有的圖像?？捎涗浀臄_動(dòng)持續(xù)時(shí)間、地震波臨近之前波形變化以及擾動(dòng)本身的細(xì)微結(jié)構(gòu)，確定了震中區(qū)動(dòng)力學(xué)性質(zhì)和地震過(guò)程發(fā)展各階段可能發(fā)生的伴生流體系統(tǒng)典型特征。所獲取的超低頻地磁擾動(dòng)代表性數(shù)據(jù)，可用于研究強(qiáng)烈海嘯地震孕育區(qū)的地質(zhì)和地球物理特性。

結(jié)論 從1970年代開(kāi)始，在專業(yè)的科學(xué)文獻(xiàn)中經(jīng)常出現(xiàn)關(guān)于監(jiān)測(cè)到大地震前在大氣和電離層中以及大地電流系統(tǒng)和超低頻電磁場(chǎng)變化異?，F(xiàn)象的科學(xué)報(bào)道。這方面首先需 要 指 出 的 研 究 有：O.M.Барсукова、Я.M.ГогатишвиΛи、 M.Б.Гохберга、 Ю.В.Копытенко、 A.В.Кустова、 В.Г.Кузнецова、

В.А.Моргунова、 В.А.Λиперовский、 В.А.ГΛадышева和俄羅斯科學(xué)院的其他科學(xué)家的研究成果；對(duì)解決上述問(wèn)題做出顯著貢獻(xiàn)的烏克蘭國(guó)家科學(xué)院的科學(xué)家們有В.Г.Бахмутов、 В.Е.Максимчук、 T.A.Мозговая、Ф.И.Седова和Г.Е.Харечко，等。

表2 2007～2009年間海嘯地震

表2 （續(xù)）

圖7 在蘇門答臘島地區(qū)發(fā)生于2009年8月16日的海嘯地震磁波圖。在插圖2、3中示出了過(guò)濾后的超低頻地磁擾動(dòng)細(xì)微結(jié)構(gòu)，在插圖4、5中為地磁擾動(dòng)預(yù)報(bào)器記錄波形的展開(kāi)。其他圖例見(jiàn)圖6

圖8 2009年3月19日發(fā)生在湯加群島地區(qū)的海嘯地震。插圖1為磁變測(cè)量站記錄圖（H、D、Z）和西—東（EW）傾斜儀指數(shù)；插圖2、4為地震前一小時(shí)出現(xiàn)的異常超低頻磁擾動(dòng)波形；插圖3、5為地震孕育和發(fā)展各階段監(jiān)測(cè)到的異常超低頻磁擾動(dòng)典型波形；Hf、Df、Zf為10～500s區(qū)間過(guò)濾后的地球磁場(chǎng)磁變量。其他圖例見(jiàn)圖6

但是，與地震事件相關(guān)的電磁異?，F(xiàn)象至今未能得到全面的實(shí)驗(yàn)證實(shí)。這里的主要原因是沒(méi)有使用各種類型專業(yè)地球物理儀器設(shè)備記錄到大于M＝6～7地震事件前的地磁擾動(dòng)。同時(shí)，這不僅僅使獲取有代表性的地震和電磁擾動(dòng)異常結(jié)構(gòu)方面的資料變得困難，還無(wú)法對(duì)信號(hào)本身的細(xì)微結(jié)構(gòu)進(jìn)行及時(shí)的分析。此外，從目前看來(lái)，進(jìn)一步研究在大地震（不管是陸地還是海上）的孕育和發(fā)生階段，巖石層、大氣層和電離層之間的聯(lián)系是地球科學(xué)領(lǐng)域的最新研究成果（Собисевич，2010）。

從1970年代開(kāi)始的研究工作，在俄羅斯科學(xué)院大地物理研究院實(shí)驗(yàn)室、俄羅斯科學(xué)院地磁、電離層與無(wú)線電波傳播研究院、烏克蘭國(guó)家科學(xué)院地球物理研究院等科研機(jī)構(gòu)中仍在繼續(xù)。有關(guān)監(jiān)測(cè)地球物理異?，F(xiàn)象的最新數(shù)據(jù)，包括俄羅斯科學(xué)院大地物理研究院北高加索地球物理觀測(cè)站信息測(cè)量系統(tǒng)取得的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，近年來(lái)有很大增長(zhǎng)（Собисевичи?р，2008；Собисевич，2010）。

地震電磁現(xiàn)象是地震和地球地殼中其他災(zāi)難性事件發(fā)展過(guò)程較敏感的指標(biāo)。這里應(yīng)注意到，由于電磁擾動(dòng)會(huì)從發(fā)生源開(kāi)始傳播很長(zhǎng)的距離，因此可很容易監(jiān)測(cè)到（Surkov，Pilipenko，1999）。在具有傳導(dǎo)性的地球地殼中不同頻率電磁擾動(dòng)衰減，可以劃分3個(gè)監(jiān)測(cè)范圍：

甚低頻（VLF）：研究從幾百赫茲到幾兆赫頻率，其振源可能位于地殼表層，并與破裂板塊結(jié)構(gòu)和膨脹構(gòu)造發(fā)展的部分巖石微細(xì)裂縫有關(guān)聯(lián)。

超低頻和特低頻（ULF）：典型頻率在幾毫赫到幾赫茲之間的擾動(dòng)，其振源位于地震孕育的區(qū)域。擾動(dòng)可能產(chǎn)生于在膨脹結(jié)構(gòu)中帶氣泡液體的不穩(wěn)定起伏運(yùn)動(dòng)，以及隨之在地震孕育區(qū)從個(gè)別膨脹型破裂板塊構(gòu)造之間積累的靜電的釋放（Fedorov et al，2001；АΛексеев и ?р， 2008； НикоΛаевский，2011）。

還有一些研究表明，在個(gè)別地震發(fā)生幾小時(shí)、幾十小時(shí)甚至幾天前，出現(xiàn)準(zhǔn)諧波異常（Pilipenko et al，1999；Копытенкои?р，2000；Собисевичи?р，2009；Собисевич，2010）。

強(qiáng)震孕育區(qū)域大小可能為數(shù)百甚至數(shù)千千米。由地震孕育引起的地球自然磁場(chǎng)異常擾動(dòng)具有很大的空間范圍，這使得可以通過(guò)地面上的地球物理儀器設(shè)備和對(duì)電離層狀態(tài)的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)來(lái)研究地球物理變化過(guò)程，從而發(fā)現(xiàn)異常的波形結(jié)構(gòu)。

電離層，實(shí)質(zhì)上可以想象成是距地球表面約100km的一層薄薄的、容易運(yùn)動(dòng)的等離子體，對(duì)近地表甚至是振幅不大的波擾動(dòng)反應(yīng)敏感。將擾動(dòng)轉(zhuǎn)移到電離層高度的直接因素 可 以 是 準(zhǔn) 穩(wěn) 態(tài) 電 場(chǎng) （Гохберги?р，1985；Гошджанови?р，1991）和周期超過(guò)5min的聲重力大氣波（Pilipenko et al，2001）。聲重力波的典型特征是其振幅隨著向上傳播至密度指數(shù)下降的大氣層而增大。

電離層等離子體具有其自由的能量，因此，甚至是相對(duì)較弱的外界影響也可以刺激到等離子和電磁變化過(guò)程的梯級(jí)。

對(duì)北高加索地球物理觀測(cè)站信息測(cè)量系統(tǒng)所取得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行討論發(fā)現(xiàn)，強(qiáng)烈海嘯地震孕育過(guò)程中引起的異常地磁擾動(dòng)的代表性結(jié)果還是領(lǐng)先的（見(jiàn)表2）。

為獲得對(duì)地震預(yù)報(bào)有重要意義的信息，對(duì)本文提出的基礎(chǔ)問(wèn)題進(jìn)行的科學(xué)研究，要求進(jìn)一步完善位于極光地帶的觀測(cè)站和個(gè)別觀測(cè)點(diǎn)的硬件設(shè)施；需要組織包括信息測(cè)量系統(tǒng)在內(nèi)的多參數(shù)監(jiān)控；對(duì)引發(fā)大洋底部強(qiáng)烈地震的超低頻地磁擾動(dòng)細(xì)微結(jié)構(gòu)的最新科研結(jié)果，加深了關(guān)于海嘯災(zāi)害形成的認(rèn)識(shí)。

圖9 2010年4月6日發(fā)生在蘇門答臘島北部地區(qū)的海嘯地震。插圖1為西東向放置的傾斜儀指數(shù)記錄圖和地球磁場(chǎng)磁變量，灰色表示典型的磁變圖區(qū)域，該區(qū)域可見(jiàn)異常超低頻地磁擾動(dòng)；插圖2為地震前22小時(shí)地球磁場(chǎng)磁變量中超低頻地磁擾動(dòng)波形；插圖3同上，為放大圖；插圖4為前7小時(shí)地球磁場(chǎng)磁變量中超低頻地磁擾動(dòng)波形放大圖；插圖5為地球磁場(chǎng)磁變量中超低頻地磁擾動(dòng)波形和緊臨地震前（1小時(shí)）傾斜儀指數(shù)。Hf、Df、Zf為10～500s區(qū)間過(guò)濾后的地球磁場(chǎng)磁變量。其他圖例見(jiàn)圖6

從北高加索地球物理觀測(cè)站和其他我們牽頭在極光地帶開(kāi)展的專業(yè)實(shí)驗(yàn)室獲取的關(guān)于該問(wèn)題的地球物理信息，定期公開(kāi)發(fā)表在網(wǎng)站資源上（http：／／f orecast.iz miran.r u／）。

本文在俄聯(lián)邦規(guī)劃大綱 《研究和編制2007－2012年俄羅斯科技優(yōu)先發(fā)展方向》（國(guó)家合同2011年5月12日第16.518.11.7057號(hào)）和 《俄羅斯科學(xué)院第4屆主席團(tuán)》基礎(chǔ)研究大綱框架內(nèi)完成。