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1、2 0 中国地球物理2 0 1 1地震电磁现象的物理学研究P h y s i c s - b a s e ds t u d yo ns e i s m o - e l e c t r o m a g n e t i cp h e n o m e n a黄清华Q i n g h u aH u a n g北京大学地球与空间科学学院地球物理学系北京1 0 0 8 7 1大量的电磁观测和研究表明，地震的孕育和发生的过程可能伴随电磁异常现象I l 3 l 。这种与地震相关 的电磁学研究已成为当前国内外地学研究的前沿热点之一，并逐步发展为一门新兴的前沿交叉学科一地震电磁学。地震电磁学成为当前国际地学研究热
2、点之一的主要原因在于它是尝试从电磁学的角度来研究地震 过程，可能作为传统力学方法的一种有益补充，加深对地震这一自然现象更完整的认识。但纵观其历史积累，地震电磁学的研究才刚刚起步，当前研究仍以经验性为主，争议较大，进展较慢，无法满足地震减灾的迫切需求。而对地震电磁现象的物理学研究的明显不足直接制约了其进一步发展，对地震电磁现象机理 方面的认识不足等现状也令电磁方法在地震减灾中的应用前景受到了质疑。毫无疑问，要进一步推动地震电磁学的发展，必须设法突破经验性研究的局限，而加强地震电磁现象的物理学研究则成为一种必然的选择。因此，本研究将在综述已有相关研究工作的基础上，提出开展地震电磁现象的物理学研究的
3、一种可能的方案。由于地表电磁观测资料与源、传播路径、台站响应等多种因素相关，加上实际的地震蕴育与发生过程 的复杂性以及地球内部结构的非均匀性，当前对地震电磁现象的认识和理解还非常有限，其中，微弱地震电磁信号的识别与提取【2 j 、地震电磁的选择性特征【q J 、地震电磁信号的发生机理【1 , 5 1 等已成为地震电磁研究中有待迸一步解决的前沿热点问题。在资料处理方面，已有的研究表明，各种统计分析方法以及数字信号处理方法等的引入研究有助于从 观测资料中提取或识别地震电磁信息，尤其是将这些方法与一定的物理模型或假设相结合时，提取或识别微弱地震电磁信息的效果更佳V J 。针对地震电磁的选择性特征问题
4、，迄今已有基于观测资料分析、室内物理模拟实验以及数值模拟等方面的研究一j ，尤其是随着电磁正反演方法的引入，相关的数值模拟能力得到了进一步的增强，为模拟更接近实际野外条件的地震电磁选择性问题提供了可能。在地震电磁信号的发生 机理研究方面，室内岩石实验提供了相关机理的实验证据，部分理论模型研究p j ，虽然选择的模型相对简单，但相关结果初步表明理论上存在的力一电耦合和流一固耦合机制可能成为地震电磁的一种有效发生机 理，并可能进一步将电磁源与震源联系在一起。迄今为止的研究虽然不同程度地针对地震电磁研究中的一些前沿热点问题进行了探索，获得了一些初步的认识，但距离认识和理解实际野外条件下的地震电磁现象
5、尚有差距。因此，本研究将在现有相关工作 的基础上，尝试以物理学方法为主线，综合实际的地震电磁观测、资料分析处理以及理论模型分析，关注彼此之间的相互作用，形成一套系统的研究方案，并对地震电磁现象进行研究分析。希望该方案能有助于促进现有的经验为主的地震电磁学研究逐步过渡到有一定物理基础的定量研究。本研究由地震行业科研专项( 2 0 0 8 0 8 0 6 9 ) 和国家杰出青年科学基金项目( 4 1 0 2 5 0 1 4 ) 联合资助。参考文献【1 】J o h n s t o nMJS R e v i e wo fe l e c t r i ca n dm a g n e t i cf i e
6、 l d sa c c o m p a n y i n gs e i s m i ca n dv o l c a n i ca c t i v i t y J S u r v e y si nG e o p h y s i c s ，1 9 9 7 1 8 ：4 4 1 - - 4 7 5 【2 】H a R o f iK ，S e r i t aA ，Y o s h i n oC ，H a y a k a w aM ，I s e z a k iN S i n g u l a rs p e c t r a la n a l y s i sa n dp r i n c i p a lc o m
7、p o n e n ta n a l y s i sf o rs i g n a ld i s c r i m i n a t i o no fU L Fg e o m a g n e t i cd a t aa s s o c i a t e dw i t h2 0 0 0I z uI s l a n dE a r t h q u a k eS w a r m J P h y s i c sa n dC h e m i s t r yo ft h eE a r t h ，2 0 0 6 ，3 1 ：2 8 1 - 2 9 1 3 】H u a n gQH R e t r o s p e c
8、t i v ei n v e s t i g a t i o no fg e o p h y s i c a ld a t ap o s s i b l ya s s o c i a t e dw i t ht h eM s 8 0W e n c h u a ne a r t h q u a k ei n S i c h u a n , C h i n a J J o u r n a lo f A s i a nE a r t hS c i e n c e s ，2 0 11 ，4 1 ：4 2 1 - 4 2 7 【4 】H u a n gQH ，L i nYF S e l e c t i
9、v i t yo fs e i s m i ce l e c t r i cs i g n a l ( S E S ) o ft h e2 0 0 0l z ue a r t h q u a k eS W a l n l ：a3 DF E Mn u m e r i c a ls i m u l a t i o nm o d e l J P r o c e e d i n g so f t h eJ a p a nA c a d e m y , 2 0 1 0 ，8 6 ：2 5 7 - 2 6 4 【5 】R e nHX ，H u a n gQH ，C h e nXF An e wn u m e r i c a lt e c h n i q u ef o rs i m u l a t i n gt h ec o u p l e ds e i s m i ca n de l e c t r o m a g n e t i cw a v e si nl a y e r e d p o r o u s m e d i a J E a r t h q u a k e S c i e n c e ，2 0 1 0 ，2 3 ：1 6 7 - 1 7 6
