巖體在地應(yīng)力作用下,在應(yīng)力應(yīng)變逐漸積累、加強(qiáng)的過程中,會(huì)引起震源及附近物質(zhì)發(fā)生物理、化學(xué)、生物、和氣象等一系列異常變化.我們稱這些與地震孕育、發(fā)生有關(guān)聯(lián)的異常變化現(xiàn)象為地震前兆（也稱地震異常）.它包括地震微觀異常和地震宏觀異常兩大類.
（一）地震的宏觀異常
人的感官能直接覺察到的地震異常現(xiàn)象稱為地震的宏觀異常.地震宏觀異常的表現(xiàn)形式多樣且復(fù)雜,異常的種類多達(dá)幾百種,異常的現(xiàn)象多達(dá)幾千種,大體可分為：地下水異常、生物異常、地聲異常、地光異常、電磁異常、氣象異常等.
1、地下水異常
地下水包括井水、泉水等.主要異常有發(fā)渾、冒泡、翻花、升溫、變色、變味、突升、突降、井孔變形、泉源突然枯竭或涌出等.人們總結(jié)了震前井水變化的諺語:
井水是個(gè)寶,地震有前兆.
無雨泉水渾,天干井水冒.
水位升降大,翻花冒氣泡.
有的變顏色,有的變味道.
2、生物異常
許多動(dòng)物的某些器官感覺特別靈敏,它能比人類提前知道一些災(zāi)害事件的發(fā)生,例如海洋中水母能預(yù)報(bào)風(fēng)暴,老鼠能事先躲避礦井崩塌或有害氣體等等.至于在視覺、聽覺、觸覺、振動(dòng)覺,平衡覺器官中,哪些起了主要作用,哪些又起了輔助判斷作用,對不同的動(dòng)物可能有所不同.伴隨地震而產(chǎn)生的物理、化學(xué)變化（振動(dòng)、電、磁、氣象、水氡含量異常等）,往往能使一些動(dòng)物的某種感覺器官受到刺激而發(fā)生異常反應(yīng).如一個(gè)地區(qū)的重力發(fā)生變異,某些動(dòng)物可能能過它的平衡器官感覺到；一種振動(dòng)異常,某些動(dòng)物的聽覺器官也許能夠察覺出來.地震前地下巖層早已在逐日緩慢活動(dòng),呈現(xiàn)出蠕動(dòng)狀態(tài),而斷層面之間又具有強(qiáng)大的磨擦力,于是有人認(rèn)為在磨擦的斷層面上會(huì)產(chǎn)生一種每秒鐘僅幾次至十多次、低于人的聽覺所能感覺到的低頻聲波.人要在每秒20次以上的聲波才能感覺到,而動(dòng)物則不然.那些感覺十分靈敏的動(dòng)物,在感觸到這種聲波時(shí),便會(huì)驚恐萬狀,以致出現(xiàn)冬蛇出洞,魚躍水面,豬牛跳圈,狗哭狼吼等異?，F(xiàn)象.動(dòng)物異常的種類很多,有大牲畜、家禽、穴居動(dòng)物、冬眠動(dòng)物、魚類等等.動(dòng)物反常的情形,人們也有幾句順口溜總結(jié)得好：
震前動(dòng)物有預(yù)兆,群測群防很重要.
牛羊騾馬不進(jìn)廄,豬不吃食狗亂咬.
鴨不下水岸上鬧,雞飛上樹高聲叫.
冰天雪地蛇出洞,大鼠叼著小鼠跑.
兔子豎耳蹦又撞,魚躍水面惶惶跳.
蜜蜂群遷鬧轟轟,鴿子驚飛不回巢.
家家戶戶都觀察,發(fā)現(xiàn)異?？靾?bào)告.
除此之外,有些植物在震前也有異常反應(yīng),如不適季節(jié)的發(fā)芽、開花、結(jié)果或大面積枯萎與異常繁茂等.
3、氣象異常
人們常形容地震預(yù)報(bào)科技人員是"上管天,下管地,中間管空氣",這的確有道理.地震之前,氣象也常常出現(xiàn)反常.主要有震前悶熱,人焦灼煩躁,久旱不雨或霪雨綿綿,黃霧四塞,日光晦暗,怪風(fēng)狂起,六月冰雹等等.
4、地聲異常
地聲異常是指地震前來自地下的聲音.其聲有如炮響雷鳴,也有如重車行駛、大風(fēng)鼓蕩等多種多樣.當(dāng)?shù)卣鸢l(fā)生時(shí),有縱波從震源輻射,沿地面?zhèn)鞑?使空氣振動(dòng)發(fā)聲,由于縱波速度較大但勢弱,人們只聞其聲,而不覺地動(dòng),需橫波到后才有動(dòng)的感覺.所以,震中區(qū)往往有"每震之先,地內(nèi)聲響,似地氣鼓蕩,如鼎內(nèi)沸水膨漲"的記載.如果在震中區(qū),3級(jí)地震往往可聽到地聲.地聲是地下巖石的結(jié)構(gòu)、構(gòu)造及其所含的液體、氣體運(yùn)動(dòng)變化的結(jié)果,有相當(dāng)大部分地聲是臨震征兆.掌握地聲知識(shí)就有可能對地震起到較好的預(yù)報(bào)預(yù)防效果.
5、地光異常
地光異常指地震前來自地下的光亮,其顏色多種多樣,可見到日常生活中罕見的混合色,如銀藍(lán)色、白紫色等,但以紅色與白色為主；其形態(tài)也各異,有帶狀、球狀、柱狀、彌漫狀等.一般地光出現(xiàn)的范圍較大,多在震前幾小時(shí)到幾分鐘內(nèi)出現(xiàn),持續(xù)幾秒鐘.我國海城、龍陵、唐山、松潘等地震時(shí)及地震前后都出現(xiàn)了豐富多彩的發(fā)光現(xiàn)象.地光多伴隨地震、山崩、滑坡、塌陷或噴沙冒水、噴氣等自然現(xiàn)象同時(shí)出現(xiàn),常沿?cái)嗔褞Щ蛞粋€(gè)區(qū)域作有規(guī)律的遷移,且與其他宏觀微觀異常同步,其成因總是與地殼運(yùn)動(dòng)密切相關(guān).且受地質(zhì)條件及地表和大氣狀態(tài)控制,能對人或動(dòng)、植物造成不同程度的危害.
目前我們所掌握的地光異常報(bào)告,都在震前幾秒鐘至1分鐘左右.如海城地震,瀾滄、耿馬地震等都搜集到了類似的報(bào)告.
6、地氣異常
地氣異常指地震前來自地下的霧氣,又稱地氣霧或地霧.這種霧氣,具有白、黑、黃等多種顏色,有時(shí)無色,常在震前幾天至幾分鐘內(nèi)出現(xiàn),常伴隨怪味,有時(shí)伴有聲響或帶有高溫.
7、地動(dòng)異常
地動(dòng)異常是指地震前地面出現(xiàn)的晃動(dòng).地震時(shí)地面劇烈振動(dòng),是眾所周知的現(xiàn)象.但地震尚未發(fā)生之前,有時(shí)感到地面也晃動(dòng),這種晃動(dòng)與地震時(shí)不同,擺動(dòng)得十分緩慢,地震儀常記錄不到,但很多人可以感覺得到.最為顯著的地動(dòng)異常出現(xiàn)于1975年2月4日海城7.3級(jí)地震之前,從1974年12月下旬到1975年1月末,在丹東、寬甸、鳳城、沈陽、岫巖等地出現(xiàn)過17次地動(dòng).
8、地鼓異常
地鼓異常指地震前地面上出現(xiàn)鼓包.1973年2月6日四川爐霍7.9級(jí)地震前約半年,甘孜縣拖壩區(qū)一草坪上出現(xiàn)一地鼓,形狀如倒扣的鐵鍋,高20厘米左右,四周斷續(xù)出現(xiàn)裂縫,鼓起幾天后消失,反復(fù)多次,直到發(fā)生地震.
與地鼓類似的異常還有地裂縫、地陷等.
9、電磁異常
電磁異常指地震前家用電器如收音機(jī)、電視機(jī)、日光燈等出現(xiàn)的異常.最為常見的電磁異常是收音機(jī)失靈,在北方地區(qū)日光燈在震前自明也較為常見.1976年7月28日唐山7.8級(jí)地震前幾天,唐山及其鄰區(qū)很多收音機(jī)失靈,聲音忽大忽小,時(shí)有時(shí)無,調(diào)頻不準(zhǔn),有時(shí)連續(xù)出現(xiàn)噪音.同樣是唐山地震前,市內(nèi)有人見到關(guān)閉的熒光燈夜間先發(fā)紅后亮起來,北京有人睡前關(guān)閉了日光燈,但燈仍亮著不息.
電磁異常還包括一些電機(jī)設(shè)備工作不正常,如微波站異常、無線電廠受干擾、電子鬧鐘失靈等.
地震宏觀異常在地震預(yù)報(bào)尤其是短臨預(yù)報(bào)中具有重要的作用,1975年遼寧海城7.3級(jí)地震和1976年松潘、平武7.2級(jí)地震前,地震工作者和廣大群眾曾觀察到大量的宏觀異?，F(xiàn)象,為這兩次地震的成功預(yù)報(bào)提供了重要資料.不過也應(yīng)當(dāng)注意,上面所列舉的多種宏觀現(xiàn)象可能由多種原因造成,不一定都是地震的預(yù)兆.例如:井水和泉水的漲落可能和降雨的多少有關(guān),也可能受附近抽水、排水和施工的影響, 井水的變色變味可能因污染引起,動(dòng)物的異常表現(xiàn)可能與天氣變化、疾病、發(fā)情、外界剌激等有關(guān),還要注意不要把電焊弧光、閃電等誤認(rèn)為地光,不要把雷聲誤認(rèn)為地聲,不要把燃放煙花爆竹和信號(hào)彈當(dāng)成地下冒火球.
一旦發(fā)現(xiàn)異常的自然現(xiàn)象,不要輕易作出馬上要發(fā)生地震的結(jié)論,更不要驚慌失措,而應(yīng)當(dāng)弄清異常現(xiàn)象出現(xiàn)的時(shí)間、地點(diǎn)和有關(guān)情況,保護(hù)好現(xiàn)場,向政府或地震部門報(bào)告,讓地震部門的專業(yè)人員調(diào)查核實(shí),弄清事情真相.
（2）地震的微觀異常
人的感官無法覺察,只有用專門的儀器才能測量到的地震異常稱為地震的微觀異常,主要包括以下幾類:
地震活動(dòng)異常：大小地震之間有一定的關(guān)系.大地震雖然不多,中小地震卻不少,研究中小地震活動(dòng)的特點(diǎn).有可能幫助人們預(yù)測未來大震的發(fā)生.
地形變異常: 大地震發(fā)生前,震中附近地區(qū)的地殼可能發(fā)生微小的形變,某些斷層兩側(cè)的巖層可能出現(xiàn)微小的位移,借助于精密的儀器,可以測出這種十分微弱的變化,分析這些資料,可以幫助人們預(yù)測未來大震的發(fā)生.
地球物理變化: 在地震孕育過程中,震源區(qū)及其周圍巖石的物理性質(zhì)可能出現(xiàn)一些變化,利用精密儀器測定不同地區(qū)重力、地電和地磁的變化,也可以幫助人們預(yù)測地震.
地下流體的變化: 地下水(井水、泉水、地下巖層中所含的水)、石油和天然氣、地下巖層中還可能產(chǎn)生和貯存一些其它氣體, 這些都是地下流體.用儀器測定地下流體的化學(xué)成份和某些物理量,研究它們的變化,可以幫助人們預(yù)測地震.
8月10日,我國云南省昭通市發(fā)生了5.6級(jí)地震,造成近600人傷亡,受災(zāi)情況嚴(yán)重.顯然,地震造成的人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失都是巨大的,在科技高度發(fā)展的今天,這些天災(zāi)真的就毫無辦法預(yù)測嗎?近日,俄羅斯科學(xué)家經(jīng)過長期觀察后發(fā)現(xiàn),爬行動(dòng)物就有神奇的“第三只眼”,可以預(yù)測到地震的發(fā)生.
動(dòng)物能預(yù)報(bào)地震,似乎已得到很多人的共識(shí).在一些地震頻發(fā)的地區(qū)和國家,監(jiān)測動(dòng)物的日常表現(xiàn)也成為地震預(yù)報(bào)的一種手段.
最近,在俄羅斯克里米亞雅爾達(dá)生物地震試驗(yàn)場,科學(xué)家發(fā)現(xiàn)蜥蜴的“第三只眼”能“看到”預(yù)兆地震的低頻地磁場.
試驗(yàn)場是一片不大的山坡地,山腳下有一條通向海邊的公路.這里不僅是巖蜥蜴和蛇蜥等爬行動(dòng)物的棲息地,也是它們平時(shí)過冬的地方.18年來,試驗(yàn)場的場長謝爾蓋·沙雷金每天都要到這里走一趟.一般來說,他也不是能經(jīng)常碰到這里的居民,因?yàn)轵狎娉鰜頃裉枙r(shí),通?；ハ嚅g隔20－25米遠(yuǎn).但一旦有突發(fā)情況,爬行動(dòng)物就不得不離開藏身之地,那時(shí)幾乎到處都可以看到蛇蜥.
那些住在地球上地震頻發(fā)地區(qū)的居民,自古以來都有一套能預(yù)報(bào)地震的本領(lǐng).研究了30多年地震的孫士宏專家說,“地震前有預(yù)兆的動(dòng)物種類有很多,中科院動(dòng)物所在70年代所做的調(diào)查數(shù)字顯示,包括野生動(dòng)物和家畜在內(nèi),有58種動(dòng)物在震前的異常反應(yīng)比較確實(shí).比如,貓、狗、熊貓、魚、蛇、老鼠、螞蟻、蜜蜂等等.穴居動(dòng)物如老鼠、蛇等,比地面上的動(dòng)物感覺更靈敏,小動(dòng)物比大牲畜感覺更靈敏.”
克里米亞的地震工作者通過觀察爬行動(dòng)物的舉動(dòng),也成功地預(yù)報(bào)了一次地震.1984年10月5日,盡管是夜里,氣溫又低,蜥蜴還是紛紛從洞里爬了出來.約一個(gè)小時(shí)后,地震儀記錄下雅爾達(dá)沿海一帶有地動(dòng)現(xiàn)象.還有一次,1986年6月26日,他們也測出了地殼有輕微晃動(dòng).那天下著雨,但蜥蜴異常活躍,并不像平常那樣躲在洞里.雅爾達(dá)尼基塔植物園的科學(xué)家們決心要弄清這種“靈敏感覺”到底是怎么回事?經(jīng)過無數(shù)次研究,他們終于發(fā)現(xiàn)一個(gè)能讓爬行動(dòng)物感知地震的生物機(jī)理.
作為最古老動(dòng)物種群的代表,蜥蜴對地磁和電磁場的反應(yīng)都很敏感.這是因?yàn)轵狎娴纳窠?jīng)系統(tǒng)有別于其他動(dòng)物.
據(jù)謝爾蓋·沙雷金說,爬行動(dòng)物有一種所謂的腔壁器官,稱為“第三只眼”.這個(gè)器官位于間腦的末端,在負(fù)責(zé)調(diào)節(jié)神經(jīng)系統(tǒng)的骨骺旁邊.有趣的是,蜥蜴的這個(gè)器官通過一個(gè)專門的小孔伸到了體外.和蜥蜴不同的是,蛇的“第三只眼”藏在顱骨里面.動(dòng)物真有第三只眼嗎?中科院成都動(dòng)物研究所的專家說,“蜥蜴作為現(xiàn)存最原始的爬行動(dòng)物之一,分布范圍很廣.以第三只眼而著名的蜥蜴是生活在庫克海峽中的楔齒蜥,楔齒蜥的特征就是其顱頂上具有第三只眼,幼年的時(shí)候能感光,而成年后基本失去作用.這種顱頂眼是從早期脊椎動(dòng)物遺留下來的特征,在爬行動(dòng)物中,某些蜥蜴也有此特征,但是都沒有楔齒蜥的第三只眼著名.”
至于蜥蜴的第三只眼和地震預(yù)測之間的關(guān)聯(lián),專家表示國內(nèi)未對此做過系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)研究,所以不能確定其結(jié)論.
據(jù)俄羅斯《總結(jié)》周刊報(bào)道,科學(xué)家通過長期觀察,他們認(rèn)為“第三只眼”確實(shí)能“看到”預(yù)兆地震的低頻地磁場.
在試驗(yàn)中,他們把幾只蜥蜴放在大強(qiáng)度的高頻電磁場環(huán)境里,結(jié)果幾天后發(fā)現(xiàn),這些接受試驗(yàn)的動(dòng)物統(tǒng)統(tǒng)死去.后來,將它們改放到低頻地磁場環(huán)境里,蜥蜴就顯得特別活躍,跟在野地里地動(dòng)之前的表現(xiàn)如出一轍：它們都想從圈里跑出去,頻繁地挪動(dòng)地方,明顯地表現(xiàn)得煩躁不安.然而試驗(yàn)結(jié)果卻給生物學(xué)家們出了一道難題：怎樣才能將強(qiáng)磁暴產(chǎn)生的干擾同地震征兆區(qū)別開來?于是他們在試驗(yàn)場安裝了地磁儀,由它們來測定地磁擾強(qiáng)度,即所謂的行星磁感應(yīng)指數(shù).如果地磁場出現(xiàn)高頻擾動(dòng)或劇烈變化時(shí),爬行動(dòng)物便有了感覺,開始有所活躍.那就該發(fā)生地震了.
1990年,克里米亞的蘇達(dá)克市發(fā)生6級(jí)地震,之前科學(xué)家們在離震中40公里的地方就發(fā)現(xiàn)了蜥蜴的異常舉動(dòng).據(jù)目擊者說,當(dāng)時(shí)地上鋪滿了蜥蜴,它們在山巖和石頭上成垂直排列,因?yàn)檫@種豎向姿勢能幫助它們適應(yīng)地磁場的強(qiáng)度和方向.它們就靠這種姿勢來減緩地動(dòng)前夕先行到達(dá)的信號(hào)的影響.卡拉達(dá)格山地質(zhì)站的工作人員說,在搜集全有關(guān)電磁、地球物理、地質(zhì)和生物等方方面面的資料之后,才能決定是否發(fā)出警報(bào).在所養(yǎng)動(dòng)物的幫助下,生物地震學(xué)家學(xué)會(huì)了預(yù)報(bào)地動(dòng)的強(qiáng)度和震區(qū),不過他們現(xiàn)在還得預(yù)報(bào)地震發(fā)生的時(shí)間.現(xiàn)在他們知道,生物指示器不僅在地震前幾個(gè)小時(shí),而且在幾天前就會(huì)有所表現(xiàn).
據(jù)生物學(xué)家介紹,爬行動(dòng)物有別于儀器,它們的預(yù)報(bào)從未出過差錯(cuò).
由于蜥蜴有從古代祖先那里繼承的神經(jīng)系統(tǒng),所以這便成了比較敏感的生物指示器.它們能感知離震中半徑為100公里范圍內(nèi)將要發(fā)生的地震.中國地震局分析預(yù)報(bào)中心首席預(yù)報(bào)員孫士宏認(rèn)為,地震前地面和氣候會(huì)產(chǎn)生一系列物理化學(xué)變化,這種細(xì)微變化更容易使動(dòng)物的感知器官受刺激,從而使它們的行為發(fā)生異常.當(dāng)然,引起動(dòng)物行為異常的因素有很多,例如季節(jié)變化、疾病、生活環(huán)境和條件的改變等等.要具體情況具體分析,才能更準(zhǔn)確地預(yù)測地震的發(fā)生.