2010, Vol. 53
2. 中国地震局地震预测研究所兰州科技创新基地, 兰州 730000;
3. 中国地震局地震预测研究所, 北京 100036;
4. 四川省地震局西昌小庙地震台, 西昌 615012
2. Lanzhou Base of Institute of Prediction, CEA, Lanzhou 730000, China;
3. Institute of Prediction, CEA, Beijing 100036, China;
4. Xichang Seismostation, Earthquake Administration of Sichuan Province, Xichang 615012, China
1975年，俄罗斯学者Sobolev发表了1973年后的Kamchatka大地电流场震前异常的研究成果[1]；1984年希腊三位物理学家提出从连续地电场观测资料提取SES信号（Seismic electric signals）预报地震的VAN法[1, 2].至今，关于SES信号是否存在，其机理、传播方式以及VAN法预报效果如何均难以取得共识[1, 2].
我国地震地电观测始于1966年邢台地震，之后，1967年赵玉林等在河北首建地电观测台；1985年赵家骝等在甘肃开展数字化地震地电场试测；1990年钱家栋等与法国国家科学研究中心（CNRS）在甘肃天祝建立地震地电场国际合作观测台；2004和2006年，我国地震地电场台站环境保护、建设标准相继颁布[3, 4]；2008年底，我国已建成一百余个地震地电场观测台.
地电场数据是观测方法、技术、电磁环境及场地条件相结合的系统反映[3, 4].中国大陆地震地电场曲线呈现多样性、复杂性特征.笔者统计约三分之一台的数据呈较稳定的峰-谷日变现象，其机理有大地电场和潮汐现象两种观点，前者认为场源是地球电离层[5]，后者认为主要是月球引潮力的作用结果[6, 7].
认清峰-谷形地电场的特征和机理是地震地电场观测理论、方法和应用的迫切要求.为此，本文对中国大陆峰-谷地震地电场进行统计分析，获得了潮汐地电场特征、机理，并给出了强震短临地电场的表现结果.
2 中国大陆地震地电场的特征中国大陆地震地电场观测是定点大地电场测量，测量频段基本在0~0.005 Hz，采用地电场水平分量多测向、多极距测量方式，长、短极距比在1.5左右，长极距多在300~400m[4].
2.1 形态特征迄今，中国大陆地震地电场曲线呈峰-谷型、近直线型、无序变化型和混合型.图 1是2008年11月1日至14日期间，中国大陆较为典型的地震地电场分钟值原始曲线.图 1a海安地电场呈近正弦形；图 1b显示平凉地电场在稳定时，曲线似多个近梯形波连接组成，但11月7日至9日受干扰期间不能显示.海安、平凉地电场的日变都呈峰-谷形态；图 1（c、d）的成都、密山地电场呈近直线突跳形态；图 1e青浦地电场是无序形态；图 1f长白山地电场则为无序和近直线形态的混合形.
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图 1 典型的地电场分钟值测量曲线(2008-11-01~14) (a)江苏省海安; (b)甘肃省平凉; (c)四川省成都; (d)黑龙江省密山; (e)上海市青浦; (f)吉林省长白山. Fig. 1 The typical curves ofminute values of geoelectrical field from November 1 to 14, 2008. The waveforms of geoelectrical field in (a) Hai'an of Jiangsu province, (b) Pingliang of Gansu province, (c) Chengdu of Sichuan province, (d) Mishan of Heilongjiang province, (e) Qingpu of Shanghai, (f) Changbaishan of Jilin province |
表 1是中国大陆100个地震地电场台站分钟值原始数据曲线类型统计表.可见，呈较稳定峰-谷日变、近正弦形的台有江苏海安地电场台等11个，不稳定的2个，占总地电场台站数的13%；25个较稳定梯形状的台，12个不稳定，占总地电场台站数的37%；其他形态的台有50个，占总地电场台站数的50%.
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表 1 中国大陆100个地电场台的曲线类型(2008年11月) Table 1 The curve types of 100 geoelectrical field observatories in China continent in the Nov, 2008 |
100个地震地电场台分布在中国大陆各地，台站的经纬度、高程差异大.地电场呈峰-谷形态的台附近多有海洋、湖泊等水域，少量台附近没有明显水域.
由表 2可见，13个似正弦地电场的11个台站在大水域附近，仅四川盐源、山东陵阳2个台站紧邻小湖群；37个似梯形台站的73%附近有地表水域；50个形态无序台站的54%附近无明显地表水域.图 2（a，b，c，d）是电场似正弦形的四个电场台及邻近水域的卫星照片，小红色方块表示台站位置.
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表 2 100个地电场台及附近水域资料(2008年11月) Table 2 The informations of 100 geoelectrical field observatories and nearby water area in the Nov, 2008 |
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图 2 部分地电场台站及附近区域的卫星(google earth)照片 Fig. 2 The satellite photographs of google earth about some geoelectrical field observatories and nearby area |
需指出表 1、表 2中的地电场曲线可能不是所有测向或测道都表现出相同形态，但每个台站至少有一个测道如此.
通过统计100个地震地电场台站数据，得出以下两点结论：
（1）大水域附近的地电场呈峰-谷形态几率高.在海岸30km、百平方千米湖泊20km、几平方千米小湖泊群1km的区域范围内，测到较清晰的近正弦或近梯形日变曲线几率超过80%.
（2）河流岸或无明显水域的区域出现近正弦地电场（水平分量）几率很低，但有30%的几率出现似梯形峰-谷形态.
3 峰-谷形潮汐地电场的机理及性质地电场源自地球外部各电流系和地球内部矿体、地下水等，目前测到的数据可能含有大地电场、自然电场及干扰成分.
江苏海安、甘肃平凉等地电场台在没有明显干扰时无大的阶跃、脉冲、漂移等现象，表现出清晰、稳定、周期性的似正弦或似梯形形态，反映出这些地区地电场背景稳定.
3.1 峰-谷形地电场与潮汐的对应固体地球在日、月引潮力作用下引起的弹性-塑性形变称为固体潮；海（湖）水在日、月引潮力作用下引起的海（湖）面周期性的升降与进退，称海（湖）潮；大气各要素受引潮力的作用而产生的周期性变化称气潮，固体潮、海（湖）潮和气潮都是潮汐现象.
目前，中国大陆地震地电场台呈较清晰峰-谷日变的地区主要是江苏、四川、甘肃、河北、山东等省内.取距海约31km的江苏海安电场台、距高邮湖约3.5km的江苏高邮地电场台、距泸沽湖约2km的四川泸沽湖地电场台和附近无大水域的甘肃平凉地电场台站原始数据曲线分析，结果如下。
海安、高邮电场台站附近钻孔形变台站是西南向的江宁台，该台站距海安台站约165km、距高邮台站约105km；泸沽湖台附近钻孔形变台站是偏东约140km的西昌小庙台站.图 3（a、b、c）是这几个台地电场与钻孔形变对比情况，海安、高邮地电场北南向数据取相反数据绘图.
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图 3 部分地电场分钟值曲线与潮汐对比 (a), (b)海安, 高邮台; (c)泸沽湖台; (d)平凉台; (e) Sq电流. Fig. 3 The curves of comparison some geoelectrical field minute values with tide |
图 3a显示2009年5月8日海安、高邮地电场北南向曲线较江宁钻孔形变东西分量曲线的峰、谷时间稍滞后，但对应关系明确.江宁钻孔形变曲线峰、谷交替时间间隔在6小时12分左右，是清晰的固体潮汐现象.
图 3b显示2009年5月13日江宁钻孔形变曲线小潮按固体潮规律较8日推迟约200 min，海安、高邮地电场北南向曲线第一个峰值在凌晨4:00后，也推迟约200 min；江宁钻孔形变小潮到第一个低潮时间出现变异，时间不足4h，海安、高邮电场曲线从第一个峰点下降到谷点时间也不足4h；江宁钻孔形变第一个低潮到大潮用时间约8h，海安、高邮电场曲线从谷底再次上升到波峰也基本用时8h；此后，江宁钻孔形变和海安、高邮电场曲线都基本恢复.
图 3c显示2009年5月15日至18日四川西昌小庙钻孔形变和泸沽湖地电场曲线形态变化对应.尤其在16日14至17时，小庙钻孔形变东西分量出现变异，泸沽湖地电场北南向曲线也在对应时段出现阶跃脉冲.
平凉地电场曲线呈图 1b梯形状（11月7至9日，地电暴干扰不能显示波形），日形态如图 3d所示，电场每日午前午后变化明显、早晚平静.图 3e是赵旭东等绘的2005年3月（实线）、9月（点线）的IRT（52.17°N，104.45°E）、BMT（40.3°N，116.2°E）、KNY（31.424°N，130.88°E）地磁台Sq电流Y分量形态曲线[8, 9]，峰谷差值在数个nT左右.两图从四方面反映了大气潮汐作用下电离层中Sq电流与平凉地电场的电磁感应关系，一是3月至9月，两曲线峰、谷同步前移约1小时；二是取Sq电流对时间求偏导，其极值点与地电场峰、谷点基本对应；三是两曲线形态对比基本反映了麦克斯韦方程结果；四是两曲线主要有24 h、12 h、8 h、6 h等谐波成分[6, 8, 10].
2008年11月3日，中国大陆记录到的47个峰-谷形态地电场与潮汐对应的统计情况见表 3，表中各近正弦形地电场台与对应的固体潮测量台的距离均值接近180km.
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表 3 47台峰-谷地电场与潮汐对应统计表（2008年11月3日） Table 3 The statistics of comparison 47 geoelectrical field observatories with tide in the Nov 3, 2008 |
11月3日当天，有3个电场台无数据.在统计的47个电场台中，气潮对应有35个电场台，其中30个低点时间在12:00~13:00之间、32个主波形在06:00~18:00之间；固体潮对应有12个电场台，主波形出现在全天，波形曲线表现出连续性.
可见，峰-谷形态地电场与固体潮对应时，近正弦形态连续；与空间Sq电流变化（气潮）对应时，午12时前后6小时出现近正弦变化，波谷时间点相对稳定，早晚相对平静呈近直线状，全天近正弦波形出现间断，多天形态呈近梯形状.由此，本文将峰-谷形态地电场称为潮汐地电场，并分别称其为TGF-A型和TGF-B型潮汐地电场（tidal geoelectrical field）.
2003年，中国地震局赵国泽[11, 12]在“利用人工源超低频电磁波监测地震的试验与分析”一文中，给出了电磁资料和固体潮资料的对比曲线图件.近几年中，北京大学黄清华[6]、中国地震局张学民[7]、张宏魁[13]等也认为地电场潮汐波现象及异常与固体地球潮汐波变化关系密切.
3.2 潮汐地电场形成的地球物理基础 3.2.1 TGF-A型潮汐地电场的地球物理基础粘土类岩石孔隙度在10%以上，但透水性低，渗透系数在0.01m/昼夜以下[14].钱家栋等认为大部分坚硬岩石裂隙度不超过粘土类岩石孔隙度的1/10，但部分砂岩裂隙度与之接近，深度增加，岩石裂隙度会减小[15].水文地球化学观点认为，岩石内张开的裂隙内以重力水占绝对多数，其透水性强，渗透系数在1.00~500.00m/昼夜[14].
应变固体潮的量级约为10-8，岩石裂隙中水的扩散区厚度约为10-7~10-6 m[14].徐庆鸿认为固体潮使岩石内的孔隙、微裂缝系统出现周期性的伸缩开合变化[16]，因此裂隙水所受压力也周期性变化；胡宗全等指出岩石中裂隙和微裂缝的发育组合、截切关系及交叉角度有着高度一致性[17]；坚硬、半坚硬岩石裂隙往往呈线状、脉状、网络状分布[14].由此，固体潮导致裂隙的连通程度可能呈线状、脉状、网络状等，裂隙水受到的压力也会周期性变化.
海潮导致海面可能出现米量级的竖直升降，能改变裂隙水的压力；湖潮一般是厘米量级，其对裂隙水渗流的影响程度小的多.
大水域附近岩石裂隙水长期处于渗流状态，钱复业等认为裂隙水渗流动力可能主要是压力差[18]，渗流过程类似热迁移、黏性应变迁移，每秒通过单位面积物质的相对流量qr由达西定律描述[16]：
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(1) |
式中Δp为微裂隙水压力梯度，C为水压传导系数，负号表示水向压力小的方向流动.
孙正江，王华俊计算了压力差导致裂隙水渗流产生的过滤电势差ΔV[19]：
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(2) |
式中ε为水的介电常数，ρ为水的电阻率，Δu为水渗流的电偶极层电位跃变值，Δp为引起水渗流的压力差，μ为水的黏滞系数.
20℃时，对一般的岩石，（2）式可简化[19]为：
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(3) |
地面上观测到的过滤电场与水渗流层的上下岩层性质有关.设上层介质电阻率为ρ1，厚度为h1；水渗流层的电阻率为ρ2，厚度为h2；下层是不导电介质.这时在地面上观测到的电场强度E[19]为：
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(4) |
式中E0为没有上层介质的过滤电场强度.可见，上层介质愈薄，电阻率愈大，地面上观测到的过滤电场愈强；水渗流的岩层愈厚，电阻率愈小，地面上观测到的过滤电场也愈强.
3.2.2 TGF-B型潮汐地电场的地球物理基础潮汐发电机理论认为地球中高层大气受潮汐作用，向上传播到E层形成中性潮汐风，潮汐风通过碰撞携带离子在地磁场中运动产生感生电流；电导率的非均匀分布导致电荷堆积产生极化静电场，进而激发了一个电流，与感生电流一起构成Sq电流系[8, 9].
空间Sq电流变化通过磁场在地表产生感应电场.徐文耀认为在中低纬度Sq电流的影响远大于其他几个电流系统的地磁效应[9].按照电磁场理论，空间磁场变化感应的电场几乎沿地表方向.
Sq电流只在午前、午后出现近正弦变化[8, 9].徐文耀认为中低纬度Sq逐日变化主要表现在强度上，相位、日变形态变化不大[9].因此，Sq电流在地表的感应电场日变形态、相位基本稳定，在中午前后变化明显，早晚相对平静.
3.3 潮汐地电场的机理 3.3.1 TGF-A型潮汐地电场的机理海洋、湖泊使水向岸边渗流.设图 4a中P1为水平分布的岩石裂隙流管中与水域（海洋、湖泊）相通侧的压力，P2为岩石裂隙内侧的压力；引潮力f在中低纬度表现出近似正弦变化规律，图 4（b、c）中A、E时刻形成低潮，C、F时刻形成高潮，高潮与低潮时的引潮力与岩石表面垂直；B、D时刻引潮力与岩石表面平行.
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图 4 岩石内孔隙、微裂缝流管与引潮力示意图 Fig. 4 The sketch of water transfusion channel in the rock block and tidal force |
在引潮力f变化过程中，有下列特征：
（1）B→C过程：B时刻流管受水平引潮力f作用，上下管壁处于平衡位置，流管中水的两侧压力P1和P2相等，压力差ΔP为零，由公式（2）得知过滤电势差ΔV为零，地电场值为背景电场值.B→C过程中，依据固体潮理论，垂直流管壁面向上的引潮力f逐渐增加并导致地面微升，表层岩石裂隙在这过程中的膨胀相对无裂隙部分应更明显，岩石裂隙即是内部水的流管.这一过程中各流管连通状态逐渐变好、流管膨胀，内部水压力P2因此减小，同时海潮使水面抬高，水域侧的压力P1增加（湖潮是厘米级，P1可看作不变），流管中水受压力差ΔP变大影响，水向岩石中渗流.由公式（1）知流量qr变大，有助于水形成稳定的定向渗流；由公式（2）知，过滤电势差ΔV变大，渗流层中电场变强；由公式（4）知地表地电场强度也变强.C时刻f最大，且垂直流管上下壁面，流管多而大、连通状态最好、水的压力差最大，对应的渗流电场最强.
（2）C→D过程：垂向引潮力f逐渐减小，流管开始向平衡位置收缩，其连通状态逐渐变差，导致岩石内部侧的流管水压力P2增加，同时海潮使外部水域侧的P1减小（湖潮是厘米级，P1可看作不变），流管中水受到的压力差ΔP逐渐变小、过滤电势差ΔV变小、电场变弱；最终D时刻P2等于P1，压力差ΔP为零，过滤电势差ΔV为零，渗流电场强度为零.
（3）D→E过程：垂向引潮力f逐渐增加，但方向变为垂直向下，流管进一步压缩，P2继续增加，同时海潮继续使P1减小（湖潮是厘米级，P1可看作不变），流管中水受压力差ΔP反向流动并逐渐变大，水从岩石中向外面水域渗流，过滤电势差ΔV变大、渗流电场反向变强.E时刻f垂直于流管壁面向下，流管少而小、连通状态差，水的压力差反向最大，渗流电场反向且最强.其他过程可作类似分析.
在表 2中，13个近正弦TGF-A型地电场台均在海洋、大湖泊或湖群附近；另有11个地电场台在水域附近未出现TGF-A型，其中4台表现出TGF-B型地电场，4个台站在电磁环境复杂的上海、天津城市附近，上海地区1个台站、其他地区1台观测系统存在问题.可见，固体潮使大水域岸边岩石裂隙水呈周期性渗流，可能是这些地区地电场呈TGF-A型的主要原因.
潮汐地电场可能还与水域岸边的岩性结构、地质构造活动、地理条件等因素有关.地表由孔隙、裂隙度大的第四纪松散沉积物和基岩组成，易与地表水形成水力联系.江苏海安电场台距海岸约31km、高邮电场台距高邮湖约3.5km、南京电场台距固城湖、石白湖约22km、福建泉州地电场台地势较高，距海岸不超过10km.江苏地区松散沉积物多为数十米或更深，岩石多为砂、砂砾石、砂岩等，岩石孔隙度较大、渗透性好；泉州地区松散沉积物要薄得多，岩石多为坚硬花岗岩等，渗透性好、但孔隙度小.图 5a显示海安、高邮电场台潮汐现象清晰、稳定、同步，南京电场台（取相反数）可能因离湖较远而稳定性降低，泉州电场台潮汐现象的清晰度、稳定性差.
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图 5 潮汐地电场及钻孔形变的分钟值曲线 (a)江苏福建部分台；(b)甘肃部分台. Fig. 5 The minute values curves of tidal geoelectrical field and crustal strain |
大型断层带及旁侧岩石中构造裂隙最为发育，其破碎带岩石裂隙中往往含有大量的水[14].固体潮使大水域岸边岩石裂隙水呈周期性渗流，而地质构造活动又使岩石裂隙变化体现构造应力-应变的变化.图 3c中的四川小庙钻孔形变和泸沽湖地电场的变化形态对应，尤其在16日14:00~17:00时期间，小庙钻孔出现非潮汐形变，而泸沽湖地电场也有同步变异；表 3中，近正弦形地电场分别仅与其邻近固体潮台曲线对应，这说明地电场既表现出潮汐规律，又有区域构造活动的应力-应变变化现象.
在竖直方向，固体潮使裂隙水在岩石里上升、下降产生的周期性过滤电场可能存在.2009年5月，赵家骝、王兰玮等在甘肃古浪县黄羊川进行地电场竖直观测试验.图 5b是甘肃临夏钻孔形变、黄羊川和瓜州地电场（取相反数）分钟值曲线.临夏钻孔形变台距黄羊川约190km、距瓜州约860km，黄羊川与瓜州相距约730km.黄羊川地电场竖直分量与临夏钻孔形变东西分量对应，显示TGF-A形态.
3.3.2 TGF-B型潮汐地电场的机理空间Sq电流系在地表的感应电场可由下式表达[19]：
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(5) |
常矢量E0的大小可能与岩石水饱和度、透水率有关，k几乎沿空气与地表界面法线方向.
在小水域或离大水域稍远区域，岩石裂隙水缺少定向的压力差，但表层岩石水饱和度一般较高[14].Sq电流在午前午后变化明显，午前后期间固体潮（太阳）导致岩石裂隙水连通状况较好（与月球引潮力的影响相同），感应电场使裂隙水中电荷定向移动也明显.左恒等[20]认为，裂隙水渗流与电场相互影响，正向电场增强、反向电场减缓裂隙水渗流速度的效果明显，电场产生的裂隙水渗流同样遵循达西定律形式，即：
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(6) |
ve为电渗流速度，ΔU为电压梯度，L为与流体电导率、介电常数、ξ电势以及体电荷密度等相关的常数.
可见，Sq电流的感应电场可能是使裂隙水周期性渗流形成TGF-B型地电场的主因.岩石水饱和度高、透水性强，感应电场产生的大地电流场强.对于目前地震地电场单项观测系统，通过电极接地来测量两个电极之间的电位差，进而计算出地电场，因此大地电流场较强是测量的必要条件.
在表 3中，35个台站在2008-11-3显示TGF-B型地电场，并具较好的同步性，其中25个附近有小水域或离大水域稍远（参见表 2），无地表水域的10个台站基本在水饱和度较高、透水性强的砂砾石、砂岩层[14]等较厚的地区，见表 4.图 2（e、f）分别是甘肃瓜州、古浪黄羊川地电场台位置的卫星照片，瓜州地电场台绿地周围是戈壁滩，古浪黄羊川地电场台绿地周围是黄土山丘.
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表 4 47台潮汐地电场峰值统计（2008年11月3日） Table 4 The statistics of crest value with 47 geoelectrical field observatories in the Nov 3, 2008 |
潮汐地电场起源于潮汐现象，潮汐在地表产生地电场至少有两条途径.一是潮汐力直接作用于岩石，固体潮导致岩石裂隙水周期性渗流，产生过滤电场；另一是潮汐力作用于高层大气后形成空间Sq电流系，通过磁场在地面产生感应电场.
在大水域附近，由固体潮引起裂隙水周期性渗流形成过滤电场可能是主要原因，易表现出TGF-A型地电场；在没有或离地表水域稍远处，而地下岩石含水度高、透水性好的区域，Sq电流系在地表的感应电场引起裂隙水周期性渗流产生大地电流场可能是主要原因，易表现出TGF-B型地电场.
中国大陆地震地电场采用ZD9A系列仪器，测量的水平TGF-A型地电场峰-峰值多超过10mV/km，竖直方向稍小；TGF-B型地电场几乎沿地表方向，峰-峰值多在5mV/km左右.
4 潮汐地电场强震短临预报分析电磁背景稳定区域，潮汐地电场的波形具周期性，易形成较清晰、稳定的地电场次级背景.观测系统正常时，潮汐地电场变异的原因有二：一是电磁背景突变；二是潮汐地电场产生过程变异.
电磁背景变化时，其变化可能只是叠加在电场曲线上，如图 6（a，e）分别是受空间电磁干扰前后山东乳山电场台NS向TGF-A型、汶川5.12地震前后甘肃平凉电场台NS向TGF-B型地电场的分钟值曲线.
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图 6 潮汐地电场异常与强震 (a)山东乳山台地电场干扰前后对比；(b)地质构造示意图；(c)~(g)各台电场分钟值曲线. Fig. 6 The comparison abnormities of some tidal geoelectrical field with strong earthquakes |
2008年11月7~9日的地电暴其间，图 1a中的TGF-A型海安电场波形无畸变，仅出现小幅高频成分，但图 1bTGF-B型的平凉电场波形、频率明显变异，这与两类地电场产生的过程出现不同变化有关.表 5是中国大陆48个潮汐地电场台受地电暴影响的统计结果.可见，TGF-A型地电场对来自空间的电磁干扰具有较好的抗干扰性，TGF-B型源于空间电流系而对空间电磁干扰敏感.
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表 5 地电暴期间48个潮汐地电场台影响情况（2008年11月7日至9日） Table 5 The statistics of affected degree of 48 geoelectrical field observatories during the geoelectrical storm from November 7 to 9, 2008 |
无干扰时，TGF-A型波形畸变可能是岩石受应力-应变变异，使裂隙水周期性渗流突变；TGF-B型频率、波形变异可能与岩石微破裂加剧较早时的电磁现象有关，背景值跃变可能是微破裂加剧导致地下水向岩石破裂区渗流[14]形成的单向过滤电场.图 6（c~g）是5.12汶川地震及2009年6月30日绵竹Ms5.6、Ms5.0地震前后，邻近几个潮汐地电场台分钟值曲线.
泸沽湖、盐源（取相反数）电场台相距约71km，距汶川均接近500km，其TGF-A型波形畸变在汶川5.12地震前的4月27、28日首次出现，5月4日第二次出现，10、11日第3次出现；泸沽湖电场台在绵竹2009年6.30地震前的5月29、30日首次出现畸变，6月20日再次出现大幅畸变.此外，5.12汶川地震前，5月10日泸沽湖电场台出现大幅短时突跳，11日17时左右两台同时出现短时高频突跳.
平凉电场台距龙门山断裂带北端约340km，其地电场属TGF-B型.5.12汶川地震前，其波形、频率自4月4日晚开始变异，4月24日至30日期间有明显背景值跃变；绵竹2009年6.30地震前的6月19日至25日也有明显背景值跃变.
2008年1月1日至2009年6月30日，在龙门山断裂带、川滇块体及附近，经历两个月无Ms5.0以上地震的相对平静期有3个时间段，即2008年1月至4月、9月至10月、2009年2月至5月.表 6是每个平静期后第一个Ms5.0以上地震与TGF-A型的泸沽湖、盐源电场及TGF-B型的平凉电场对应统计表.
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表 6 潮汐地电场异常对应强震统计表 Table 6 The statistics of comparison the corresponding abnormities of tidal geoelectrical field with nearby strong earthquake |
从表 6可以看出，平凉电场台2008年10月28日出现了波形、频率变异，但当天1800km外的满洲里等多个电场台也同步出现相似变异，较难认定平凉电场在10月28日的变异与平武在11月16日的地震对应.
希腊VAN法认为SES信号是一种低频电信号或静电信号，超前地震10~30天左右出现在震中距最大300km范围内，SES信号机理主要有压电效应、电泳效应和放电位错说，传播存在所谓的高导通道[2].
TGF-A型波形畸变和TGF-B型背景跃变是低频电信号.泸沽湖和盐源电场台首次波形畸变超前5.12汶川地震15天、超前2008年11.16平武地震22天、超前2009年6.30绵竹地震32天；平凉电场背景跃变超前5.12汶川地震18天、超前2009年6.30绵竹地震11天，但在2008年11.16平武地震前的背景跃变不能确定.可见，两类潮汐地电场低频电信号在震前出现的时间与VAN法吻合.
5.12汶川地震前，TGF-B型的平凉电场波形自4月4日晚开始的变异是高频信号叠加的结果，由于空间电流系和岩石微破裂的复杂性，使用高频信号判断震前异常可能需更多研究.
表 6中三次地震对应的震中距在435~620km，明显比VAN法的最大范围大的多.2008年1月至2009年6月，龙门山断裂带、川滇块体有近50次不低于Ms5.0地震.以地震动力学[21]及电性资料分析[12]，青藏高原隆升导致高原物质东流，东流物质部分向北东方向流动，部分被四川盆地阻挡，其他向南东方向流动.5.12地震前，位于川滇块体的泸沽湖、盐源电场台，其TGF-A型波形畸变可能不是震源区应力-应变变化的远距离传导反映，应与台站附近区域的应力-应变变异相关，但与龙门山断裂带的变化对应，这可从5.12当天两台地电场没有记录到岩石破裂时的电磁辐射现象说明.N.Gershenzont和M.Gokhberg也指出SES信号不是从震源发出，而是由于应力-应变变化在台站周围产生的局部激发电位差造成[22].
5 结论及展望中国大陆地震地电场观测曲线形态多样，潮汐地电场是特殊、重要的一种形式.
（1）水平TGF-A型潮汐地电场基本分布在大面积水域附近，并与距水域的距离、水域面积、岩性结构、构造活动、地理条件等关联，主要是固体潮作用下岩石裂隙水周期性渗流产生的过滤电场，反映了固体潮和当地岩石的应力-应变变化，峰-峰值多大于10mV/km.
（2）TGF-B型潮汐地电场可能在介质电性稳定、含水度高、透水性好的区域明显.源于潮汐的Sq电流通过磁场在地表产生感应电场，感应电场使裂隙水周期性渗流形成TGF-B型大地电流场，易受空间各种电流影响，峰-峰值多在5mV/km左右.这些区域竖直方向或许能测到TGF-A型地电场.
（3）TGF-A型具有地方性，TGF-B型具广域性.
（4）TGF-A型波形畸变可能揭示了岩石应力-应变突变导致的裂隙水周期性渗流变异；TGF-B型背景值出现跃变，可能是地下水向岩石破裂区的渗流现象.在这些异常期间，电场高频短时突跳可能是岩石破裂时的电磁辐射现象.
（5）TGF-A型波形畸变和TGF-B型背景值跃变的机理，可能是潮汐地电场用于强震短临分析的理论基础，但需进一步的研究.
致谢感谢中国地震局预测所钱家栋研究员、上海市地震局马欣忠研究员、甘肃省地震局唐九安、张元生研究员的建议；感谢中国地震局地壳形变台网中心陈志遥老师及中心提供的钻孔形变数据；感谢江苏、四川、甘肃、山东、河北等省市地震局提供的地电场数据；感谢两位审稿专家和编辑部的意见和建议.
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