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二、地磁异常

      地磁异常,指地震发生之前,在震中及其周边地区出现的地磁场异常现象。主要表现有家用电器出现异常,指南针发生不规则转动,导体内产生感应电流等。

       1970年1月5日,在云南通海发生了7.8级大地震。地震之前,震中区有些人在收听中央人民广播电台的广播,忽然发现收音机音量减小,声音嘈杂不清,特别是在震前几分钟,播音干脆中断。

      1973年2月6日,四川炉霍7.9级地震之前,县广播站的人发现,在震前5~30分钟,收音机杂音很大,无法调试,接着发生了大地震。

      1976年7月28日唐山7.8级地震前几天,唐山及其邻区很多收音机失灵,声音忽大忽小,时有时无,调频不准,有时连续出现噪音。还有人见到关闭的荧光灯夜间先发红后亮起来,北京有人睡前关闭了日光灯,但灯仍亮着不息。地震前两天,距唐山200多公里的延庆县测雨雷达站和空军雷达站,都连续收到来自京、津、唐上空的一种奇异的电磁波。

       1855年,在日本江户闹市区有一位开眼镜铺的商人,他用长3日尺(1日尺等于30.3厘米)的一个马蹄形磁铁,在磁铁上面粘满铁钉,用此来招引顾客。但是,在1855年江户大地震发生的当天,吸到磁铁上的铁钉及其他铁制商品,突然掉落在地,使他大为惊愕。时过两小时,一次破坏性大地震发生了,震撼了整个市区。地震过后,那块磁铁又恢复了往日的吸铁功能。

       2008年5月12日,中国四川省汶川县发生8.0级大地震,在距地震发生5个多小时前,出现了指南针指向紊乱现象。在地震发生前13分钟,北川中学一物理课堂上,全班同学集体观察到指南针教具不规则转圈,直至地震发生。

      1871年3月,地震前几分钟,英美间的海底电缆上出现电流。1872年印度地震时,瓦伦西亚至伦敦间的陆上电缆出现电流。1875年9月地震前,相当长时间在马丁尼克岛金属线上出现能击人程度的电流。1930年日本北伊豆地震时,电流计也记到了海底电线上的异常电流。

      种种迹象表明,地震使震区的磁场环境发生了变化。一般认为,导致震区磁场变化的原因有两种,一是地震前岩石在地应力作用下,出现“压磁效应”,从而引起地磁场局部变化。二是地应力使岩石被压缩或拉伸,引起电阻率变化,使电磁场有相应的局部变化。岩石温度的改变也能使岩石电磁性质改变。[40]

      与上述观点不同,舌岩体脱落说认为,震区磁场之所以发生变化,其根源不在于岩石层,而在于软流圈,是软流圈中的岩浆流形成了一个局部磁场,改变了震区的磁场结构。

       我们知道,软流圈中的岩浆流是一种高温炽热的流体性物质,处在高度电离状态,由火山爆发可略见一斑。火山爆发时,喷发到空中的火山灰和气体会出现激烈的放电现象;究其原因,就是因为这些喷发物中含有大量的电荷,证明软流圈中的岩浆流也含有大量的电荷。根据雷电的形成机理推断,火山喷发物携带的是单一性质电荷,不是正电荷就是负电荷,否则无法形成火山雷电。表明软流圈中的岩浆流不是等离子体,而是由同一种带电粒子组成的流体。

      根据地震的形成机制推演,在地震孕育过程中,软流圈中的岩浆流从舌岩体的一侧流过,由于岩浆流中含有大量电荷,而移动的电荷又会形成电流;因而,岩浆流如同通电导体一样,在地面形成了一个局部磁场。这个磁场并不位于震中,而是与震中保持一段距离,沿着岩浆流的运动轨迹呈带状分布。当地震发生时,岩浆流将在震源体的脱落处,形成一个巨大的漩涡。这时,岩浆流就会由线性通电导体转变为环形电流,形成一个新的局部磁场。这个局部磁场呈束状,好似一块条形磁铁垂直插入地表,只有一端暴露在外;因而,它是一个单极磁场,磁极位于微观震中,又称震源磁场。

      震源磁场的方向是由岩浆流携带电荷的性质和流动方向决定的,适用于安培定则,让右手弯曲的四指和电流方向一致,那么,伸直的大拇指所指的方向,就是震源磁场的N极。目前,还无法确定岩浆流携带的是正电荷,还是负电荷。从理论上讲,岩浆流是通过高温电离作用成为带电粒子的,因而,它携带的应该是正电荷。如果这一推测成立,那么,就可以推导出震源磁场的方向。通常情况下,北半球岩浆流涡旋呈逆时针旋转,根据安培定则推断,震源磁场为N极。南半球岩浆流涡旋呈顺时针旋转,震源磁场为S极。

       局部磁场形成于舌岩体发生张裂的初期,随着岩浆流涡旋运动的增强,磁场强度逐渐增大。震源体脱落之后,原来的带状磁场收敛起来转变为震源磁场,局部磁场强度达到最大值。岩浆流漩涡能够发生漂移,因此,震源磁场是可以移动的,在运动中逐渐减弱直至消失。可见,局部磁场是一个变化性磁场,能使地面上的导体产生感应电流,还能辐射出电磁脉冲,对无线电信号产生干扰等。震源磁场与地磁场组合在一起,改变了震区的磁场结构,使指南针发生了不规则转动,这就是地震导致地磁场发生变化的原因。

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