地電流

地電流猶如大地血脈，它的存在和運動很早就被人們發現。英國人Barlow可能是第一個吃螃蟹的人，他在1849年利用得比的電信線路證實了地電流的存在。

發現地震也會產生異常的地電流，要歸功於Varley，他對1871年3月17日加拿大地震的觀測，才確認了這一現象。後來，日本對1923年的關東地震和1949年的鳥取地震都取得了地電流異常的震例。我國是在1966年邢台地震之後起步的。

地電場的觀測簡單易行，成本低廉。在地下相距幾十米到百米遠的地方，埋放兩個鉛板，再用導線分別連接到電流表（毫安表）或電壓表（毫伏表）的兩端，就能從表頭上觀察到指針的日變化、年變化特徵，這種方法是不需外加任何人工電源的。20世紀60～70年代我國的許多廠礦、學校和農村都開展過地電觀測，是群測群防的重要手段之一，老百姓給了它“土地電”的美稱。

誰料，好景不長，土地電便被打入冷宮，直到近年剛剛東山再起。這裡的根由可就一言難盡了。

1975年海城地震前2～5天，距震中20公里的冶金102隊的土地電，不僅連續出現了30～100毫伏的單向脈衝，其地電位還出現了190毫伏的下降，如此巨大幅度的異常一改往日的平靜，這個前兆信息為成功的臨震預報提供了有力的科學依據。土地電的一展身手令國人刮目相待，一時風靡全國。未料到隨後的各種異常事件頻頻上報，從南到北，從冬到夏，四處呼叫“狼來了”。無奈異常天天有，地震日日無，核實地電異常和排除人為干擾的差事很快成了專業人員的重要任務。

1976年5月，唐山地區等很大範圍的地電觀測網又頻頻出現變化，專業人員對此進行了認真反覆的核實查證，雖然有些異常確實重要，但大量的異常是農田用水、降雨、溫度變化和電極不穩定等干擾造成的。在大震發生前的最後一周的會商會上，儘管曾根據土地電和專業地電觀測，做出了“遷安—昌黎—青光一帶可能發生4．5—5級地震”的預報意見，不過對問題的嚴重性是遠遠沒有意識到的。幾天之後，大震發生，震級7．8級。台站在地震中被摧毀，馬家溝地電台資料在廢墟中被搶出，而唐山台的地電觀測員石蘊璇工程師當場殉職，為地震預報貢獻出了生命……。

震后的研究表明，土地電異常的真假難辨確實為工作帶來了極大的困難。造成這些異常的最主要的因素是金屬電極的化學電位極其不穩定，加之自然電場的複雜變化，使微小的地震信息湮沒其中。在技術水平有限的客觀條件下，我國於20世紀80年代初，決定暫時淘汰土地電方法，把研究的重點放在電阻率的觀測上，這是一種外加人工電源的地電方法：先用人工電源把變化不定的天然地電場抵消成零，使測量數據得以穩定，再改測地下介質的電性參數——電阻率，這種技術在工程勘探的應用是相當成功的。

至此，土地電在我國銷聲匿跡。

小小土地電，監測離不了

世界上的事就有那麼巧！土地電剛在中國被封殺，卻在西方紅紅火火閃亮登場。

希臘雅典大學有3位教授，他們從1981－1983年開始了新型土地電的觀測研究，1991年建立了數字化觀測系統。截止1998年的15年時間，對11次5．5級以上的地震居然做出了8次成功的預報，使希臘成為中國之外僅有的一個政府級的公開進行地震預報的國家。希臘把這種觀測方法以3位學者的第一個字母命名VAN，從此VAN方法響徹全球，直到今天。

VAN小組堅持認為，對地下電場的無人工電源的直接測量，是監測地震的最好方法之一。土地電觀測中的不穩定性和干擾問題，他們也同樣遇到，不過經過細緻的研究，發現問題出在觀測技術和數據分析上，而不在方法手段本身。於是採取了一系列的技術改進措施，比如用非極化的合金電極代替鉛電極，解決了化學電位不穩定的問題；採用不等極距、電磁同時觀測、數字電子測量技術等措施，有效的排除了各種干擾；採用數理分析技術，又歸結出了地震電信號的特徵和標誌等，很好地解決了有關問題。他們的預報意見一直公開發表在國際學術刊物上，並公布全部的數據和處理方法，由此取得了日、美、俄、法等多國專家的幫助，終於使新型土地電變成了香餑餑。

對VAN方法的進展，雖然學術界存在不同的看法，但大部分專家都是肯定的，並對其重要性給予了高度評價。中國、日本、法國隨後迅速派員學習、引入。我國不僅有計劃地安排專業人員到希臘雅典大學學習，還研製出了新型土地電儀器——SE3型地震電場前兆儀，已將希臘VAN方法的多極距分析方法在儀器的硬體中得以體現，有用信號能較好的與干擾信號分離，“狼來了”的誤判比例大大降低。

甘肅文縣地震局的土地電觀測研究一直未停止過，自己研製了超低頻電脈衝信號地震前兆儀，在採用新型土地電儀器的2001－2003年間，他們填報了4次書面預報卡，較準確地預報了四川甘孜6．0級地震、四川鹽源5．0級地震、雲南大姚6．2級地震，特別是對2000年11月14日昆崙山口西8．1級大震的預報，受到了中國地震局的表揚和獎勵。他們孜孜不倦的努力，佐證了土地電在地震預報中的作用。為此，中國地震局特批他們的儀器參加2003年國際地震儀器與緊急救助設備技術展，進行推廣。

前途光明，道路曲折

從國際上的發展趨勢來看，對自然電磁場的直接觀測（無人工電磁源）越來越被重視，這種訊號的出現與震源的孕育和發展似乎有著更為緊密的關係，也更便於統一地認識電氣異常、動物異常、大氣異常和電磁場異常等等。因為，地電場的變化同水的運動關係密切，而地下水在地下深處是極廣泛分佈的，它在發震構造的局部富集會在震前斷層的預滑與蠕動時導致地電效應、過濾電動勢和壓電電流的出現。因此，我國已經加大了對這類監測手段的研究力度，涉及到對地球靜磁場、地電場（土地電）、電阻率、大地電磁、磁變測深、電磁場，ULF、ELF和VAN等的觀測工作。

作為一種群測群防手段，新型土地電在地震監測預報方面已經有了自己的一席之地，尤其是其簡單易行、成本低廉的特點和良好的反應還是獨樹一幟的。工作中需注意的是分析地震前兆的異常變化與地表干擾性噪音的不同。研究表明，前者往往具有選擇性，即在構造的控制下只對某些地區反應敏感，而對另一些地區可能毫無反應；此外，地震異常信號的極性和強度比均有一定的穩定性特徵等等。如何排除干擾，使地電流信號得以最大利用，已經成為地震監測工作中的一個永久性課題。

地電流的產生比較複雜，簡單的理解有：

首先地球本身就像是一個磁鐵，地理上的南極北極對應著地磁的N級和S級。所以我們的地球表面以及地低下都存在磁場。

根據麥克斯韋的電磁定律，當有導體在磁場中運動時候，導體就有電流通過。而大地也具有一定的可導電性。地震就是地殼運動，那地殼運動就正好等同於導體（大地）在磁場（地磁）中運動。這是類似發電機有電的原理。

而還有一些其他的原因，地底下有水的活動，水中的酸鹼度不平衡和地下的礦物質發生化學反應，產生大量電離子從而有電流。這種是化學電能，類似於我們的電池有電的原理。（就像西紅柿插進兩根金屬片就能點亮小燈那樣）

還有其他一些產生原因，但地球本身是一個複雜的導體，完全弄懂它所有的產生原理和條件還沒真正實現。