巖體在地應力作用下,在應力應變逐漸積累、加強的過程中,會引起震源及附近物質發(fā)生物理、化學、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)生有關聯(lián)的異常變化現象為地震前兆（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象稱為地震的宏觀異常.地震宏觀異常的表現形式多樣且復雜,異常的種類多達幾百種,異常的現象多達幾千種,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.人們總結了震前井水變化的諺語:
井水是個寶,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
許多動物的某些器官感覺特別靈敏,它能比人類提前知道一些災害事件的發(fā)生,例如海洋中水母能預報風暴,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,對不同的動物可能有所不同.伴隨地震而產生的物理、化學變化（振動、電、磁、氣象、水氡含量異常等）,往往能使一些動物的某種感覺器官受到刺激而發(fā)生異常反應.如一個地區(qū)的重力發(fā)生變異,某些動物可能能過它的平衡器官感覺到；一種振動異常,某些動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,呈現出蠕動狀態(tài),而斷層面之間又具有強大的磨擦力,于是有人認為在磨擦的斷層面上會產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,而動物則不然.那些感覺十分靈敏的動物,在感觸到這種聲波時,便會驚恐萬狀,以致出現冬蛇出洞,魚躍水面,豬牛跳圈,狗哭狼吼等異?，F象.動物異常的種類很多,有大牲畜、家禽、穴居動物、冬眠動物、魚類等等.動物反常的情形,人們也有幾句順口溜總結得好：
震前動物有預兆,群測群防很重要.
牛羊騾馬不進廄,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)現異?？靾蟾?
除此之外,有些植物在震前也有異常反應,如不適季節(jié)的發(fā)芽、開花、結果或大面積枯萎與異常繁茂等.
3、氣象異常
人們常形容地震預報科技人員是"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、大風鼓蕩等多種多樣.當地震發(fā)生時,有縱波從震源輻射,沿地面?zhèn)鞑?使空氣振動發(fā)聲,由于縱波速度較大但勢弱,人們只聞其聲,而不覺地動,需橫波到后才有動的感覺.所以,震中區(qū)往往有"每震之先,地內聲響,似地氣鼓蕩,如鼎內沸水膨漲"的記載.如果在震中區(qū),3級地震往往可聽到地聲.地聲是地下巖石的結構、構造及其所含的液體、氣體運動變化的結果,有相當大部分地聲是臨震征兆.掌握地聲知識就有可能對地震起到較好的預報預防效果.
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.一般地光出現的范圍較大,多在震前幾小時到幾分鐘內出現,持續(xù)幾秒鐘.我國海城、龍陵、唐山、松潘等地震時及地震前后都出現了豐富多彩的發(fā)光現象.地光多伴隨地震、山崩、滑坡、塌陷或噴沙冒水、噴氣等自然現象同時出現,常沿斷裂帶或一個區(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動密切相關.且受地質條件及地表和大氣狀態(tài)控制,能對人或動、植物造成不同程度的危害.
目前我們所掌握的地光異常報告,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,有時無色,常在震前幾天至幾分鐘內出現,常伴隨怪味,有時伴有聲響或帶有高溫.
7、地動異常
地動異常是指地震前地面出現的晃動.地震時地面劇烈振動,是眾所周知的現象.但地震尚未發(fā)生之前,有時感到地面也晃動,這種晃動與地震時不同,擺動得十分緩慢,地震儀常記錄不到,但很多人可以感覺得到.最為顯著的地動異常出現于1975年2月4日海城7.3級地震之前,從1974年12月下旬到1975年1月末,在丹東、寬甸、鳳城、沈陽、岫巖等地出現過17次地動.
8、地鼓異常
地鼓異常指地震前地面上出現鼓包.1973年2月6日四川爐霍7.9級地震前約半年,甘孜縣拖壩區(qū)一草坪上出現一地鼓,形狀如倒扣的鐵鍋,高20厘米左右,四周斷續(xù)出現裂縫,鼓起幾天后消失,反復多次,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、電視機、日光燈等出現的異常.最為常見的電磁異常是收音機失靈,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級地震前幾天,唐山及其鄰區(qū)很多收音機失靈,聲音忽大忽小,時有時無,調頻不準,有時連續(xù)出現噪音.同樣是唐山地震前,市內有人見到關閉的熒光燈夜間先發(fā)紅后亮起來,北京有人睡前關閉了日光燈,但燈仍亮著不息.
電磁異常還包括一些電機設備工作不正常,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報尤其是短臨預報中具有重要的作用,1975年遼寧海城7.3級地震和1976年松潘、平武7.2級地震前,地震工作者和廣大群眾曾觀察到大量的宏觀異常現象,為這兩次地震的成功預報提供了重要資料.不過也應當注意,上面所列舉的多種宏觀現象可能由多種原因造成,不一定都是地震的預兆.例如:井水和泉水的漲落可能和降雨的多少有關,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,動物的異常表現可能與天氣變化、疾病、發(fā)情、外界剌激等有關,還要注意不要把電焊弧光、閃電等誤認為地光,不要把雷聲誤認為地聲,不要把燃放煙花爆竹和信號彈當成地下冒火球.
一旦發(fā)現異常的自然現象,不要輕易作出馬上要發(fā)生地震的結論,更不要驚慌失措,而應當弄清異?，F象出現的時間、地點和有關情況,保護好現場,向政府或地震部門報告,讓地震部門的專業(yè)人員調查核實,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:
地震活動異常：大小地震之間有一定的關系.大地震雖然不多,中小地震卻不少,研究中小地震活動的特點.有可能幫助人們預測未來大震的發(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,某些斷層兩側的巖層可能出現微小的位移,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可能出現一些變化,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成份和某些物理量,研究它們的變化,可以幫助人們預測地震.